Pędzi na nas supermasywna czarna dziura. W przyszłości zderzy się z jądrem Drogi Mlecznej
Ma masę około 600 tys. razy większą od masy Słońca i jest ukryta głęboko w karłowatej galaktyce Wielkiego Obłoku Magellana. Ponieważ Wielki Obłok Magellana krąży wokół Drogi Mlecznej po stale zamykającej się pętli, w pewnej chwili dojdzie do zderzenia obu galaktyk. A co za tym idzie – uderzy w nas supermasywna czarna dziura.
Spis treści:
Supermasywne czarne dziury (ang. SMBH) znajdują się w centrach większości galaktyk, w tym naszej Drogi Mlecznej. Ich masy wahają się od milionów do nawet miliardów mas Słońca. Hipoteza o istnieniu takich obiektów pojawiła się w latach 60. XX wieku, gdy astronomowie zaczęli badać kwazary – niezwykle jasne źródła energii w odległym Wszechświecie. Bezpośrednie dowody na SMBH w centrum Drogi Mlecznej, znanej jako Sagittarius A*, dostarczyły prowadzone w latach 90. XX wieku obserwacje ruchów gwiazd.
Jak wykryć coś, czego nie widać?
Tego typu obiekty nie są łatwe do wykrycia. O ile nie pochłaniają aktywnie materii, który to proces generuje światło, ponieważ materiał jest przegrzewany przez tarcie i grawitację, nie emitują one żadnego wykrywalnego promieniowania. Oznacza to, że naukowcy poszukujący czarnych dziur muszą posługiwać się różnorodnymi metodami pośrednimi. A podstawową z nich jest pomiar nietypowych orbit. To właśnie dzięki dokładnemu badaniu orbit w centrum Drogi Mlecznej astronomowie potwierdzili istnienie i masę Sagittariusa A*, supermasywnej czarnej dziury znajdującej się w centrum Drogi Mlecznej. Masa Sagittariusa A* wynosi około 4,3 milionów mas Słońca.
Jednak astrofizyk Jiwon Jesse Hana z Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) i jego koledzy wybrali inną metodę. Zamiast na nietypowych orbitach, ich badania skupiły się na innym rodzaju ruchu gwiazd: gwiazdach nadszybkich. To rzadkie obiekty, które poruszają się znacznie szybciej niż średnia prędkość innych gwiazd w ich galaktyce. Tak szybko, że mogą nawet uciec w przestrzeń międzygalaktyczną.
Problem trzech ciał
Właśnie sposób, w jaki gwiazdy te są przyspieszane, doprowadził naukowców do wniosku, że mogą one wskazywać na istnienie w ich pobliżu ukrytych czarnych dziur. To przyspieszenie znane jest jako mechanizm Hillsa, czyli oddziaływanie trzech ciał pomiędzy czarną dziurą i dwiema gwiazdami. Ostatecznie grawitacyjny taniec doprowadzi do tego, że jeden z członków tego tripletu zostanie wyrzucony w przestrzeń kosmiczną z nadszybkością.
Teleskop kosmiczny Gaia, którego misja obserwacyjna została niedawno zakończona, spędził kilka lat w przestrzeni kosmicznej, mapując obiekty Drogi Mlecznej. W tym ich pozycje w przestrzeni trójwymiarowej, a także ruchy i prędkości ciał Drogi Mlecznej. Właśnie dane z programu Gaia posłużyły grupie prowadzonej przez dr Hana do przeprowadzenia nowej analizy 21 gwiazd o nadszybkościach.
Wszystkie znajdują się w zewnętrznym halo galaktyki i są zgodne z mechanizmem Hillsa. Również wszystkie należą do podtypu B – ogromnych i gorących gwiazd o stosunkowo krótkim czasie życia. A to oznacza, że ich hiperszybkie podróże w przestrzeni kosmicznej również musiały być stosunkowo krótkie.
Analiza przeprowadzona przez naukowców z Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics obejmowała prześledzenie prędkości i ruchu gwiazd do ich punktu początkowego, starannie wykluczając inne możliwe scenariusze przyspieszenia. W ten sposób udało się określić ruch 16 gwiazd. Siedem z nich powstało w pobliżu Sgr A*, w centrum Drogi Mlecznej.
Obiekt o masie 600 tys. mas Słońca
Pozostałe dziewięć analizowanych gwiazd wydaje się pochodzić z Wielkiego Obłoku Magellana. I wiele wskazuje na to, że zostały one wyrzucone w zewnętrzne rejony za pomocą mechanizmu Hillsa. Według analiz mógł tego dokonać obiekt o masie około 600 tys. mas Słońca, czyli ukryta czarna dziura.
Przypomnijmy, że Wielki Obłok Magellana krąży obecnie wokół Drogi Mlecznej w odległości około 160 tys. lat świetlnych. Galaktyka ta nieustannie i powoli opada na Drogę Mleczną. Jednak ten taniec będzie trwał – według szacunków – jeszcze dwa miliardy lat. Gdy obie galaktyki się połączą, supermasywna dziura w Wielkim Obłoku Magellana dotrze do centrum Drogi Mlecznej. Tam połączy się z Sgr A*, tworząc jeszcze większą czarną dziurę.
Tego typu kosmiczne wydarzenia, jak zderzenia supermasywnych czarnych dziur są rzadkie, ponieważ wymagają połączenia się dwóch galaktyk. Proces ten może trwać setki milionów lat, ale dzięki falom grawitacyjnym wykrywanym przez obserwatoria takie jak LIGO i Virgo, naukowcy mogą śledzić łączenie się mniejszych czarnych dziur, co daje wgląd w ewolucję SMBH. W przyszłości kosmiczne obserwatorium fal grawitacyjnych LISA (Laser Interferometer Space Antenna) pomoże wykrywać fale grawitacyjne z jeszcze większych układów, co pozwoli lepiej zrozumieć dynamikę tych kolosalnych zjawisk.
Źródło: ScienceAlert
Nasza autorka
Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka
Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.