Slika središnjeg područja galaksije M82 zvijezde. Kreditna slika: NASA Klikni za veću sliku
Znanstvenici koji su koristili NASA-in Rossijev istraživač vremena snimanja otkrili su da je osuđena zvijezda u orbiti oko crne rupe srednje veličine? teoretiziranu kategoriju "između" crne rupe koja je izbjegavala potvrdu i frustrirala znanstvenike više od desetljeća.
Otkrićem zvijezde i njenim orbitalnim razdobljem, znanstvenici su sada jedan korak dalje od mjerenja mase takve crne rupe, koraka koji bi pomogao u provjeri njezina postojanja. Period i lokacija zvijezde već se uklapaju u glavnu teoriju o tome kako bi se te crne rupe mogle oblikovati.
Tim predvođen prof. Filipom Kaaretom sa Sveučilišta Iowa, Grad Iowa, objavio je ove rezultate danas u Science Expressu. Rezultati će se pojaviti u časopisu Science za 27. siječnja.
"Uhvatili smo ovu inače običnu zvijezdu u jedinstvenom stadiju njezine evolucije, pred kraj svog života kad je nabujala u fazu crvenog diva", rekao je Kaaret. "Kao rezultat toga, plin iz zvijezde se izliva u crnu rupu, uzrokujući da se cijela regija rasvijetli. Ovo je dobro proučeno područje neba i primijetili smo zvijezdu s malo sreće i puno upornosti. "
Crna rupa je objekt toliko gust i sa gravitacijskom silom toliko intenzivan da ništa, pa ni svjetlost, ne može jednom izbjeći izvlačenja unutar svoje granice. Područje crne rupe postaje vidljivo kada materija padne prema njoj i zagrijava se do visokih temperatura. To svjetlo se emitira prije nego što tvar pređe granicu, što se naziva horizont događaja.
Naša galaksija ispunjena je milijunima crnih rupa zvjezdaste mase, svaka s masom nekoliko sunca. Oni se formiraju od raspada vrlo masivnih zvijezda. Većina galaksija u svojoj jezgri ima supermasivnu crnu rupu koja sadrži masu od milijun do milijardu sunca koja su ograničena na područje koje nije veće od našeg Sunčevog sustava. Znanstvenici ne znaju kako se ta forma stvara, ali to vjerojatno povlači za sobom ogromne količine prvobitnog plina.
"U proteklom desetljeću nekoliko je satelita pronašlo dokaze o novoj klasi crnih rupa, koja bi mogla biti između 100 i 10.000 solarnih masa", rekao je dr. Jean Swank, znanstvenik projekta Rossi Explorer u NASA-inom Goddard svemirskom centru za svemirske letove, Greenbelt Md. "Raspravljalo se o masama i kako će te crne rupe nastati. Rossi je pružio veliki novi uvid. "
Ove sumnjive crne rupe srednje mase nazivaju se ultra-svjetlosnim objektima rendgenskih zraka jer su sjajni izvori X-zraka. U stvari, većina ovih procjena mase crne rupe temelji se samo na proračunu koliko je potrebno gravitacijsko povlačenje za proizvodnju svjetlosti određenog intenziteta.
Kaaretina grupa na Sveučilištu Iowa, u koju su uključeni i prof. Cornelia Lang i Melanie Simet, studentica, napravila je mjerenje koje se može koristiti u jednadžbi za izravno izračunavanje mase. Pomoću izravne newtonske fizike, znanstvenici mogu izračunati masu predmeta nakon što znaju orbitalno razdoblje i brzinu manjih predmeta koji se okreću oko njega.
"Ustanovali smo uspon i pad rendgenskih zraka svakih 62 dana, što je vjerovatno uzrokovano orbitom pridružene zvijezde oko crne rupe", rekao je Simet. "Brzinu će, međutim, biti teško odrediti jer je zvijezda smještena na tako zaklonjenom području prašine. Zbog toga je optičkim i infracrvenim teleskopima teško promatrati zvijezdu i vršiti proračune brzine. Ipak, za sada je samo otkrivanje orbitalnog razdoblja vrlo otkrivajuće.
Sumnja se da je crna rupa srednje mase, poznata kao M82 X-1, dobro proučen ultra-svjetlosni objekt rendgenskih zraka u obližnjem zvjezdanom klasteru, koji sadrži oko milijun zvijezda upakovanih u područje samo oko 100 svjetlosnih godina. Vodeća teorija predlaže da mnoštvo sudara zvijezda tokom kratkog perioda u prenapučenoj regiji stvori kratkotrajnu gigantsku zvijezdu koja se sruši u crnu rupu od 1000 sunčevih masa. Grozd u blizini M82 X-1 ima dovoljno visoku gustoću da formira takvu crnu rupu. Nijedan normalan suputnik ne bi mogao osigurati dovoljno goriva kako bi M82 X-1 tako blistao. Ali orbitalno razdoblje od 62 dana podrazumijeva da pratitelj mora imati vrlo nisku gustoću. To se uklapa u scenarij napuhane super-divovske zvijezde koja gubi masu dovoljno velikom da gorivo M82 X-1.
"S ovim otkrićem orbitalnog razdoblja, sada imamo konzistentnu sliku cjelokupnog razvoja binarne brtve crne rupe srednje mase", rekao je Kaaret. "Formirana je u 'super' zvjezdanoj grupi; crna rupa tada je uhvatila suputničku zvijezdu; popratna zvijezda evoluirala je do divovske pozornice; i sada ga vidimo kao izuzetno blistav izvor rendgenskih zraka jer se prateća zvijezda proširila i hrani crnu rupu. "
Izvorni izvor: NASA News Release
