CZARNA DZIURA MOCNO ŚPI

Jest już niemal pewne, że w centrach wielu galaktyk znajdują się supermasywne czarne dziury. Przymiotnik „supermasywne" należy rozumieć jak najbardziej dosłownie: szacowane różnymi metodami masy tych tajemniczych obiektów plasują się w przedziale od miliona do kilku miliardów mas Słońca. Coraz wyraźniejsze wskazówki przemawiają za tym, iż do klasy „galaktyk z dziurami" zalicza się także i nasza, pisana zwyczajowo z dużej litery Galaktyka. W wielu przypadkach czarne dziury manifestują swoją obecność poprzez emisję dużych ilości promieniowania radiowego, rentgenowskiego i gamma oraz poprzez „strzykanie" strugami plazmy płynącej niemal z szybkością światła (zarówno takie dziury, jak i ich macierzyste galaktyki określa się mianem aktywnych).

W tym miejscu niezbędne jest małe wyjaśnienie. Wszyscy wiedzą, że do czarnej dziury można tylko wpaść i że wydostać się z niej nie może nie tylko plazma, ale nawet samo światło. Często używane w literaturze astronomicznej zwroty „czarna dziura świeci", „czarna dziura emituje" czy „czarna dziura jest źródłem" to wygodne skróty myślowe. W rzeczywistości świeci nie sama czarna dziura, lecz opadająca na nią materia; plazma zaś wypływa nie z czarnej dziury, lecz z jej bliskiego otoczenia. Trzeba też wiedzieć, że energia promieniowania i wypływów jest tylko energią wtórną. Energią pierwotną dla wszystkich rodzajów aktywności czarnych dziur jest energia potencjalna materii opadającej w polu grawitacyjnym. Innymi słowy - coś musi wpaść do czarnej dziury, żeby coś mogło się z jej pobliża wydostać.

Widok na centrum naszej Galaktyki (zdjęcie wykonano w świetle podczerwonym). Sfotografowany obszar ma rozmiary 400 x 1200 lat świetlnych. Opisana w tekście gromada gwiazd jest w tej skali mikroskopijną kropką usytuowaną w jasnej plamce nieco powyżej środka pola widzenia

W przeciwieństwie do swych kuzynek, „nasza" czarna dziura zachowuje się nad podziw spokojnie. Nie świeci i nie strzyka, a jedyne wskazówki przemawiające za jej obecnością pochodzą z obserwacji znajdującej się w centrum Galaktyki gromady gwiazd. Wiemy, że są to gwiazdy zaawansowane ewolucyjnie i że poruszają się chaotycznie z prędkościami sięgającymi 1500 km/s. Oba te fakty można ze sobą pogodzić jedynie przy założeniu, iż cała gromada jest trzymana na uwięzi przez zewnętrzne (niepochodzące od samych gwiazd) silne pole grawitacyjne.

Obserwacje centrum Galaktyki, przeprowadzone ostatnio przez grupę Reinharda Genzela z Max-Planck Institut für Extraterrestrische Physik, umożliwiły wyznaczenie zależności między prędkościami gwiazd i ich odległościami od środka gromady. Na jej podstawie można było z kolei ocenić masę i promień obiektu będącego źródłem pola grawitacyjnego.

Otrzymano odpowiednio 2­3 mln mas Słońca i pięć dni świetlnych. Ta ostatnia wartość jest wprawdzie tylko górnym oszacowaniem, niemniej jednak umożliwia prawie pewną identyfikację niewidocznego obiektu. Zgodnie ze współczesnym stanem wiedzy, przy promieniu rzędu kilku dni świetlnych masę rzędu miliona mas Słońca może mieć tylko czarna dziura.

Jak na galaktyczne czarne dziury, nie jest to masa imponująca. Pozwala jednak oczekiwać od naszej dziury takich samych oznak aktywności, jakie widać w centrach innych galaktyk. Brak aktywności, czyli „śpiączkę" czarnej dziury, można tłumaczyć dwojako. Być może po prostu żyjemy w okresie, w którym nasza dziura „głoduje" (nie opada na nią żadna materia). Gdyby jednak wyłączną przyczyną śpiączki miał być brak pożywienia, trudno byłoby objaśnić coraz bardziej oczywistą powszechność tego zjawiska. Wśród astronomów umacnia się, bowiem przekonanie, iż przynajmniej w sąsiedztwie Galaktyki śpiączka czarnych dziur ma rozmiary prawdziwej epidemii, zaś uważana dawniej za normę aktywność jest czymś wyjątkowym.

Bardziej prawdopodobna wydaje się obecnie inna hipoteza, której autorem jest amerykański astronom hinduskiego pochodzenia, Ramesh Narayan z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Wykazał on, iż w pewnych warunkach wtórna energia bezpośrednio odpowiedzialna za różne przejawy aktywności nie może zostać odprowadzona w przestrzeń międzygwiazdową i niemal w całości zostaje pochłonięta przez czarną dziurę, która w tym przypadku zasługuje na miano naprawdę czarnej. Warto przypomnieć, że grupa polskich astronomów (Marek Abramowicz, Bożena Czerny, Jan-Piotr Lasota i Ewa Szuszkiewicz) doszła do podobnych wniosków już 10 lat temu. Z braku odpowiednich danych obserwacyjnych nie wzbudziły one jednak wtedy szerszego zainteresowania.

Hipoteza Narayana przewiduje możliwość przełączenia się czarnej dziury ze stanu uśpienia w stan aktywności (i na odwrót). Nie martwmy się jednak taką perspektywą! Bez względu na to, która z hipotez dotyczących etiologii śpiączki jest prawdziwa, zebrane dotychczas dane każą określić sen naszej dziury jako głęboki, spokojny i zdrowy.

---