Gwiazda, która strzela z prędkoœciš bliskš œwiatłu
20 stycznia 2004
Odkryto gwiazdę neutronowš, z której tryskajš strugi materii niemal z prędkoœciš œwiatła. W ten sposób upadła teoria, że tylko czarne dziury to potrafiš. Naukowcy ponownie stanęli przed zagadkš - jednš z największych w astrofizyce

Teleskop Hubble'a sfotografował wšski strumień elektronów i protonów (dżet), który wylatuje z jšdra galaktyki M87.
Fot. NASA

Czarne dziury sš obdarzone tak wielkš siłš grawitacji, że niczym odkurzacze œcišgajš materię ze swojego otoczenia. Pochłaniajš wszystko, nawet œwiatło. Każda gwiazda czy planeta, która niebacznie zanadto się zbliży, zostanie rozszarpana, zmieniona w spłaszczony obłok gazu wirujšcy wokół czarnej dziury i stopniowo pożarta. Jednak nie cała materia ginie w czarnej czeluœci. Częœć gazu, zanim dotrze do horyzontu (sfery wokół czarnej dziury, ze œrodka której nie ma już odwrotu), w tajemniczy sposób jest wyrzucana w przestrzeń kosmicznš - z ogromnš prędkoœciš w postaci wšskiego strumienia.

Relatywistyczne dżety

Takie strugi, czyli tzw. relatywistyczne dżety, należš do najgwałtowniejszych zjawisk w kosmosie. Dostrzeżono je w jšdrach odległych galaktyk, tzw. kwazarach, gdzie - jak przypuszczajš astronomowie - mieszczš się olbrzymie czarne dziury o masie milionów słońc. Notowano je też w okolicach mniejszych czarnych dziur, które sš lokatorkami naszej Drogi Mlecznej.

- Dżety strzelajšce z kwazarów sš bardzo wšskie, majš rozwarcie kilku stopni i długoœć dochodzšcš nawet do dziesištków milionów lat œwietlnych. Ich prędkoœci osišgajš 95 proc. prędkoœci œwiatła lub więcej. Biegnš wzdłuż osi, zapewne osi rotacji czarnej dziury, w obu przeciwnych kierunkach, ale często widać tylko jednš połowę dżetu, tę, która leci w naszym kierunku - tłumaczy prof. Marek Abramowicz z Uniwersytetu w Göteborgu. - Jedne dżety sš bardzo proste, inne powyginane przez powolnš zmianę osi rotacji czarnej dziury albo oddziaływanie z rozrzedzonš zewnętrznš materiš i polem magnetycznym.

W jaki sposób rodzš się dżety? Skšd bierze się ich ogromna prędkoœć? - Teorii jest bez liku, ale z ich iloœci wynika, że nie ma zgody wœród astrofizyków. Słowem, nie wiadomo - mówi prof. Bohdan Paczyński z Uniwersytetu Princeton.

- Wielu ekspertów sšdziło do tej pory, że za ogromne prędkoœci dżetów odpowiedzialny jest mechanizm wymyœlony przed kilkudziesięciu laty przez Rogera Blandforda i Romana Znajka - dodaje prof. Marek Abramowicz. W uproszczeniu ich teoria mówi, że dżety tworzš się kosztem energii rotacyjnej czarnej dziury. Energię tę wysysa zaœ z wirujšcej czarnej dziury pole magnetyczne. Gdyby to była prawda, to czarne dziury byłyby Ÿródłem energii, a nie tylko bezdennš otchłaniš, z której nic, nawet energia, nie może uciec.

Gwiazda co obaliła teorię

Ostatnie "Nature" zachwiało tš doœć popularnš teoriš. Badacze opisujš w nim szybko wirujšcš gwiazdę neutronowš, która wzdłuż swojej osi obrotu wyrzuca w przestrzeń kosmicznš takie same relatywistyczne dżety jak czarne dziury.

Tak naukowcy wyobrażajš sobie jšdro galaktyki. Wirujšce dyski to materia wchłaniana przez czarnš dziurę. Z jej biegunów wylatujš strugi materii- dżety
Fot. NASA

- Czekałem na takš wiadomoœć. Teraz już nikt nie będzie miał wštpliwoœci, że mechanizm Blandforda-Znajka nie może, przynajmniej w swej obecnej wersji, wyjaœnić zjawiska dżetów - mówi prof. Abramowicz. - Kilka lat temu wspólnie z hinduskim astrofizykiem Pranabem Ghoshem z Bombaju pokazaliœmy, że pola magnetyczne w kwazarach sš zbyt małe, by mogły wycišgnšć z rotujšcej czarnej dziury dostatecznie dużo energii i wyjaœnić prędkoœć i jasnoœć dżetów.

Co więc wytwarza dżety? - Wyjaœnienie tej zagadki jest jednym z najciekawszych nierozwišzanych problemów astrofizyki. Mechanizm Blandforda-Znajka był œwietnym, bardzo oryginalnym i błyskotliwym pomysłem, jednym z najlepszych we współczesnej astrofizyce teoretycznej, ale - jak się okazuje - niestety, nie działa w rzeczywistym œwiecie - komentuje prof. Abramowicz. Jest on przekonany, że energia dżetu pochodzi z dysków akrecyjnych (obłoku materii spadajšcej na czarnš dziurę lub gwiazdę neutronowš), a pole magnetyczne odgrywa ważna rolę w tym procesie. - Jak jednak dokładnie się to dzieje, jeszcze nikt nie zgadł - dodaje uczony.

autor: Piotr Cieœliński
źródło: Gazeta Wyborcza - 20.01.2004r.