Kur dingo juodosios bedugnės? (8)
daug mažų
mažai didelių
vidutinių
nesiseka rasti
bedugnių juodų
metų reiks ne vienų
veikimą
visatos suprasti
Visatoje pilna didelių ir mažų juodųjų bedugnių, tačiau vidutinių aptikti niekaip nepavyksta. Gali būti, kad atsakymai glūdi nykštukinėse galaktikose.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Mar Mezcua per dienas medžioja nematomus taikinius. Plika akimi nematomi gremėzdiški gigantai, meistriškai apsigaubę naktinio dangaus tamsa. Žino, – jie tūno ten; matė jų pėdsakus, aptiko ženklus. Bet nepaisant viso laukimo, vienos rūšies JB taip ir neaptiko. Popieriuje jos, regis, niekuo neypatingos: vidutinio dydžio, vidutinės masės. Jų gebėjimas slėptis neturėtų būti geresnis, nei bet kurių kitų, ir jų turėtų būti maždaug tiek pat, keik ir kitų. Bet jų tiesiog nėra.
Šių trūkstamų JB atardimas ne tik užbaigtų jos kolekciją, bet ir nušviestų pagrindinę JB evoliucijos mįslę: kaip mažos gali tapti tokios didelės taip greitai. O ir neįprastą kai kurių galaktikų elgesį vidutiniokės galėtų padėti išaiškinti. Tai kosminio masto minklė ir , pasak Mezcua iš Barselonos Kosmoso mokslų instituto, galbūt jau esame visai netoli jos įminimo.
Juodąsias bedugnes tyrinėti nelengva. Jos tokios masyvios ir kompaktiškos, kad jų gravitacija sugriebia viską, kas pernelyg prisiartina. Net šviesa nepajėgia ištrūkti iš jos gravitacijos gniaužtų, tad jos nieko neatspindi, ir todėl tampa praktiškai nematomos. Tad, jų ieškantys astronomai priversti pasitelkti visą išmonę. Apie nematomą objektą greitėjančiai skriejančios žvaigždės yra viena JB užuomina, kaip ir staigūs rentgeno spindulių blyksniai paskleisti kritimo bedugnėn įkaitintos medžiagos. O neseniai aptiktos susiliejančių JB sukurtos gravitacinės bangos. Kaip ten bebūtų, ant JB medžiotojų sienų įspūdingų egzempliorių netrūksta. Tačiau vieno trofėjaus kolekcijoje trūksta.
Lig šiol rastas JB galima suskirstyti į dvi stovyklas. Mažųjų grupėje – žvaigždinės masės JB, susiformavusios, mirus masyvioms žvaigždėms ir kurių masė mažesnė, nei 100 Saulių. Kitame kolekcijos gale – galaktikų centruose įsitaisiusios supermasyvios JB. Mūsų galaktikos – Paukščių Tako – centre įsitaisęs 4 mln M☉ monstras. Kitų galaktikų centruose JB siekia ir ne vieną milijardą M☉. Bet tarp jų, kur galėtų įsitaisyti tarpinės masės juodosios bedugnės (intermediate mass black holes – IMBH) – įtartinai tuščia.
Ir tai stebina. Supermasyvios JB turėjo iš kažkur atsirasti, o remiantis dominuojančia teorija, jos formuojasi, susijungiant mažesnėms JB. Bet milijardo M☉ Galijoto susidarymas iš milijonų mažučių Dovydų užtrunka. Ilgai užtrunka. Taigi, kai astronomai užmatė visiškai susiformavusias supermasyvias JB iš laikų, kai nuo Didžiojo sprogimo buvo praėję vos milijardas metų, jie suprato, kad galai nesueina. „Nebūtų pakakę laiko tokioms didžiulėms supermasyvioms juodosioms bedugnėms susiformuoti tokioje jaunoje visatoje,“ paaiškina Mezcua. Nebent, aišku, jos būtų susiformavusios iš IMBH. Jei tokios vidutiniokės atsirado iškart, tarkime, iš milžiniškų žvaigždžių sprogimų ar iš tiesioginio dujų debesų kolapso, kai kurioms būtų pakakę laiko susijungti į supermasyvius monstrus. Bet jei taip, turėtų būti likę pilna nesusijungusių IMBH. „Turėtume regėti jas vietinėje visatoje,“ sako Mezcua. Kur jos visos slepiasi??
Dar neseniai manėme, kad jau perpratome šią paslaptį. Atrodė, kad atsakymą slypi neįprastai ryškiuose rentgeno spindulių blyksniuose, visame pasaulyje teleskopais fiksuojamais nuo praėjusio amžiaus devintojo dešimtmečio pradžios. Į JB keliaujanti medžiaga nuo trinties ima kaisti ir galiausiai ima spinduliuoti rentgeno spindulių diapazone. Kuo centrinis objektas masyvesnis, tuo greičiau aplink jį medžiaga sukasi, tuo didesnė trintis ir tuo ryškesni rentgeno spinduliai. Mažesnės galios rentgeno spindulių blyksniai jau padėjo aptikti mažesnes JB, bet šie nauji, daugiau nei milijoną kartų šviesesni už Saulę, atrodė esantys pernelyg ryškūs, kad galėtų būti kuriami žvaigždinės masės JB. Atrodė, kad duomenys liudija IMBH naudai.
Kaupiami duomenys, atrodė, tokį paveikslą tik papildė, bet viena abejonė kirbėjo. „Jau keletą metų aiškėjo, kad šių objektų spektrai neatitinka IMBH,“ sako Matteo Bachetti iš Cagliari Astronomijos observatorijos Italijoje. O tada, 2014 metais, paskutinis lašas: paaiškėjo, kad vienas toks rentgeno spindulių blyksnis pulsuoja. Tada kitas. Ir dar kitas.
Atradimas astronomus gerokai sutrikdė. „Tai pribloškė,“ sako Bachetti. Rentgeno spindulių blyksniai būdingi pulsarams, sparčiai besisukantiems gyvavimą baigusių vidutinio dydžio žvaigždžių branduoliams, kurie iš savo ašigalių skleidžia radijo bangas, kaip kosminiai švyturiai. Bet šie tariamieji pulsarai buvo daugiau nei šimtą kartų ryškesni nei turėtų būti. 2017 metų rugpjūtį publikuotame tyrime, Grzegorz Wiktorowicz iš Varšuvos universiteto Lenkijoje iškėlė idėją, kad regimas „superšviesumas“ fiksuojamas dėl to, kad siauras spėjamų pulsarų spindulys nukreiptas tiesiai į mus. Darydami prielaidą, kad kompaktiškas objektas tokio intensyvumo spinduliavimą skleidžia visomis kryptimis, pervertinome jų masę. Iš to darytina išvada, kad „itin spindulingų rentgeno blyksnių paaiškinimui vidutinės masės juodosios bedugnės nėra būtinos“, sako Wiktorowiczius.
Gal dar ką nors pražiūrėjome? Praėjusį lapkritį, Bülent Kiziltan iš Harvardo universiteto vadovaujama astronomų komanda paskelbė atradimą senųjų žvaigždžių kamuoliniame spiečiuje. Šie spiečiai pernelyg seni, kad juodąsias bedugnes juose būtų galima aptikti, stebint žvaigždžių grupių judėjimą ar akrecinių diskų švytėjimą. „Laikui bėgant, išorinio žvaigždžių kokono radiacija nupučia akrecinius diskus ir bet kokios gretimos žvaigždės jau būna surytos arba išsviestos lauk,“ sako Kiziltanas.
„Turėtume matyti šias vidutinio dydžio juodąsias bedugnes. Kur jos visos slepiasi?“
Jis su bendradarbiais sukūrė aptikimo metodą, paremtą pulsarų judėjimo kelio per dangų sekimu, kuriuo jie galėjo nustatyti labai menkus jų greitėjimo pokyčius. Komanda atkreipė dėmesį į spiečių 47 Tucanae, dar vadinamą 47 Tuc, matomą pietiniame pusrutulyje Tukano žvaigždyne. Jie išsiaiškino, kad kai kuriuos 47 Tuc pulsarus, be spiečiaus žvaigždžių, dar greitina papildoma gravitacija. Jų matavimais, tai turėtų būti centrinį JB, kurios masė 1450 – 3800 M☉, kaip tik pačiame IMBH ruožo viduryje. „Manoma, pagaliau ją radome,“ sako Kiziltanas.
Nors vidutinio dydžio JB, manoma, ten aptikta, vargu ar kamuoliniuose spiečiuose gali glaustis pakankamai vidutinio dydžio JB. „Esame gan užtikrinti, kad jų nėra kiekviename kamuoliniame spiečiuje,“ sako Kiziltanas. „Turi būti labai konkretūs parametrai, kad būtų sukurta ir išsilaikytų JB.“ Tankiausio ir masyviausio Paukščių Tako kaimynystėje esančio kamuolinio spiečiaus 47 Tuc visi parametrai tinkami, tačiau tai greičiau išimtis, o ne taisyklė. Gal Kiziltanas svarbų pavyzdį ir aptiko, bet trofėjų siena vis dar iš esmės tuščia.