Twoja wyszukiwarka

GRZEGORZ WARDZIŃSKI
CZY PRZYRODA BAWI SIĘ ZABAWKAMI?
Wiedza i Życie nr 2/2000
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 2/2000

Najwyraźniej tak, skoro w naszej Drodze Mlecznej skonstruowała pomniejszone miliony razy modele najodleglejszych i najbardziej tajemniczych obiektów znanych we Wszechświecie - kwazarów. I tak, jak zabawa modelami kolejek elektrycznych dostarcza wiadomości o prawdziwych kolejach, tak badanie nowo odkrytych miniaturek kwazarów pozwoli zdobyć informacje o ich większych odpowiednikach.

W ostatnich latach wiele emocji w środowisku astronomicznym wzbudziło odkrycie w naszej macierzystej Galaktyce nowych, tajemniczych obiektów. Znajdują się one dziesiątki tysięcy lat świetlnych od Ziemi i nie przypominają żadnych innych ciał niebieskich znanych w Drodze Mlecznej. Wysyłają promieniowanie rentgenowskie, ale to jeszcze nic niezwykłego znamy wiele takich źródeł. Od czasu do czasu wybuchają, co objawia się silną emisją radiową oraz wyrzutami strug gazu - to także znamy. Ale dlaczego gaz w owych strugach wydaje się poruszać z prędkością większą niż światło? Teoria względności przewiduje przecież, że prędkość światła jest nieprzekraczalna! Z takim zjawiskiem nie spotkaliśmy dotąd w naszej Galaktyce; obserwowano je natomiast wielokrotnie w kwazarach.

Kwazary znajdują się w galaktykach odległych o miliardy lat świetlnych od Ziemi. I to w bardzo niezwykłych galaktykach! Po pierwsze, tylko Kosmiczny Teleskop Hubble'a potrafi dostrzec rozciągły obraz takiego obiektu, podczas gdy teleskopy naziemne w tym samym miejscu "widzą" jedynie pojedynczy punkt świetlny . Po wtóre, galaktyki z kwazarami wyświecają miliony razy więcej energii w promieniach rentgenowskich niż "zwykłe galaktyki". Co więcej, emisja rentgenowska pochodzi z bardzo niewielkiego obszaru w samym centrum obiektu, co świadczy o niezwykłej wprost wydajności procesu zasilającego tę "kosmiczną lampę rentgenowską". Po trzecie wreszcie, co dziesiąty taki obiekt wysyła bardzo silne promieniowanie radiowe [patrz: Tajemnice kwazarów, "WiŻ" nr 3/1999]. W przeciwieństwie do promieniowania rentgenowskiego, emisja radiowa pochodzi z rozległych obszarów odległych nawet o miliony lat świetlnych od samego kwazara (tzw. radioobłoków). Radioobłoki zasilane są przez wąskie strugi materii wyrzucanej z kwazara, które od angielskiego jet nazywa się w astronomii dżetami. Obserwując na przestrzeni kilku lat przemieszczanie się dżetów w przestrzeni, można w nich wykryć prędkości przewyższające nawet kilkakrotnie prędkość światła.

W ZGODZIE Z EINSTEINEM

Rys. 2. Schemat kwazara. Gaz międzygwiazdowy opada na znajdującą się w centrum galaktyki czarną dziurę, formując dysk i świecąc (głównie w zakresie widzialnym widma oraz w ultrafiolecie). Jednocześnie z centrum dysku wyrzucane są strugi materii (tzw. dżety), które poruszają się z prędkościami bliskimi światłu i zasilają obłoki emitujące promieniowanie radiowe (tzw. radioobłoki). Radioobłoki są odległe od czarnej dziury o miliony lat świetlnych. Promieniowanie radiowe pochodzi również z samych dżetów

W tym przypadku nie ma jednak konfliktu z teorią względności Einsteina. Całe zjawisko najprościej można wytłumaczyć za pomocą prostego efektu geometrycznego, z którym mamy do czynienia wtedy, gdy strugi materii poruszają się niemal dokładnie w naszym kierunku z prędkością bliską prędkości światła, lecz jej nie przekraczającą . Być może z taką właśnie sytuacją mamy do czynienia w kwazarach i ku takiej właśnie interpretacji skłania się zdecydowana większość astronomów. Początkowo brano też pod uwagę inną możliwość, związaną z błędami popełnianymi przy mierzeniu odległości do kwazarów. Gdyby odległości te były przez nas zawyżane, mierzylibyśmy prędkości większe od rzeczywistych.

PORTRET KWAZARA

Jak współczesna astrofizyka wyjaśnia zjawisko kwazarów? Otóż wyobrażamy sobie, że w centrum takiego obiektu znajduje się czarna dziura o masie dziesiątków milionów M (mas Słońca). Obecny w pobliżu gaz opada na nią powoli, układając się w dysk (tzw. dysk akrecyjny). Ponieważ pole grawitacyjne czarnej dziury jest niezwykle silne, również energia wydzielana podczas opadania musi być ogromna . Jest ona w znacznej części wyświecana przez dysk akrecyjny i stąd właśnie pochodzi optyczne, ultrafioletowe i rentgenowskie promieniowanie kwazarów. Z emisją radiową sprawa jest nieco bardziej skomplikowana. Z kwazarów "radiowo głośnych" wyrzucane są dżety, które poruszają się w przeciwległych kierunkach wzdłuż osi dysku. W dżetach znajdują się swobodne elektrony rozpędzone do prędkości bliskich prędkości światła. Jest w nich również obecne silne pole magnetyczne, które zmusza elektrony do ruchu po spirali. Każdy poruszający się w ten sposób elektron emituje promieniowanie elektromagnetyczne. W przypadku kwazarów są to głównie fale radiowe .

Przedstawiony tu obraz jest jednak niepełny. Na wyjaśnienie ciągle czekają dwie fundamentalne kwestie. Nie wiemy, jaki jest mechanizm powstawania dżetów. Nie mamy też pojęcia, dlaczego tylko niewielki odsetek kwazarów ma dżety i emituje promieniowanie radiowe. Dżety są problemem nie tylko dla teoretyków, lecz także dla obserwatorów. Ogromna odległość kwazarów od Ziemi sprawia, że nawet najbardziej zaawansowane techniki obserwacji radiowych nie zapewniają dostatecznej rozdzielczości (co oznacza, że "radiowe obrazy" kwazarów są mało dokładne). Ponadto, aby prześledzić powstawanie i rozwój dżetów, należałoby nieprzerwanie prowadzić obserwacje przez okres znacznie dłuższy niż czas życia człowieka. W tym punkcie naszej historii nadchodzi pora, aby powrócić do zaobserwowanych w naszej Galaktyce źródeł, w których zmierzono prędkości nadświetlne.

NOWE OBIEKTY

Rys. 3. Artystyczna wizja obiektu SS433

Był rok 1979, kiedy Ralph E. Spencer z University of Manchester ogłosił w "Nature" wyniki obserwacji galaktycznego (tj. leżącego w naszej Galaktyce) źródła promieniowania rentgenowskiego, oznaczonego numerem katalogowym SS433. Był to pierwszy galaktyczny obiekt, w którym zaobserwowano radiowo aktywne strugi przypominające dżety wystrzeliwane przez kwazary . Wkrótce potem okazało się, że gaz w dżetach SS433 płynie z prędkością około 80 tys. km/s (około 27% prędkości światła). Prawdziwa bomba wybuchła jednak dopiero w kilkanaście lat później, w 1994 roku. Wtedy właśnie I. Felix Mirabel z Centre d'Études de Saclay we Francji oraz Louis Rodriguez z National Radio Astronomy Observatory w Socorro, w USA opublikowali znów w "Nature" wiadomość o odkryciu kolejnego galaktycznego radioźródła z dżetami, określanego jako GRS 1915+1051 i znajdującego się w widocznym na letnim niebie gwiazdozbiorze Orła. W tym przypadku prędkość poruszania się materii w dżetach wynosiła... 125% prędkości światła! .

Rys. 4.Uzyskane w kilkudniowych odstępach radiowe obrazy strug materii wystrzelonych przez mikrokwazar GRS 1915+105 w marcu 1994 roku. Kolory odpowiadają natężeniu emisji radiowej, od najsilniejszej (czerwony) do najsłabszej (niebieski). Jedna ze strug wydaje się jaśniejsza, ponieważ porusza się w naszym kierunku z prędkością bliską prędkości światła. Krzyżykiem oznaczono pozycję GRS 1915+105; pozioma linia na dole rysunku odpowiada odległości 10 tys. jednostek astronomicznych, czyli 1.5 biliona kilometrów

Był to prawdziwy strzał w dziesiątkę. Odległość do GRS 1915+105 udało się wyznaczyć z dużą dokładnością (wynosi ona 40 tys. lat świetlnych, czyli prawie 400 bld km). Dzięki temu, w przeciwieństwie do nadświetlnych ruchów w kwazarach, pierwsze wykryte w naszej Galaktyce prędkości nadświetlne nie budziły żadnych wątpliwości. Wzięcie pod uwagę wspomnianych wcześniej efektów geometrycznych pozwoliło obliczyć rzeczywistą prędkość materii w strugach: wynosiła ona 92% prędkości światła. Za geometryczną interpretacją efektu nadświetlnego (w której zakładamy, iż dżety poruszają się niemal dokładnie wzdłuż prostej łączącej ich źródło z obserwatorem) przemawia także inny fakt. Zgodnie z przewidywaniami szczególnej teorii względności natężenie emisji radiowej dżetu zbliżającego się ku nam powinno być zwiększone, a dżetu oddalającego się od nas zmniejszone. Dokładnie taki efekt widoczny jest w GRS 1915+105. Co więcej, oszacowana na jego podstawie odległość do GRS 1915+105 jest zgodna z wynikami pomiarów dokonanych innymi metodami. Emisja kwazarów jest zbyt słaba, by zaobserwować oddalające się dżety, dlatego potwierdzenie geometrycznego modelu prędkości nadświetlnych nie było tam możliwe.

Odkrycie GRS 1915+105 przeważyło zatem szalę jednoznacznie na korzyść prostego wyjaśnienia geometrycznego. Nie ma już powodów, by szukać innego wytłumaczenia prędkości nadświetlnych w kwazarach bądź nie ufać metodom wyznaczenia odległości do tych obiektów (przypomnijmy: pomyłka w wyznaczeniu odległości prowadziła do błędu pomiaru prędkości dżetów). Wszystko wskazuje więc na to, że nie musimy rewidować ani teorii względności, ani odległości do wypełnionych kwazarami, odległych obszarów Wszechświata. Przynajmniej na razie, jako że w nauce nie ma rezultatów ostatecznych. Dzięki obserwacjom w różnych zakresach widma nasz zasób informacji o GRS 1915+105 jest już całkiem pokaźny. Obiekt ów emituje silne promieniowanie rentgenowskie, które najprawdopodobniej pochodzi z materii opadającej na czarną dziurę (według S.N. Zhanga z NASA jest to bardzo szybko wirująca czarna dziura o masie około 30 M . Jak w kwazarach, tak i tu czarna dziura jest niezwykle wydajnym generatorem energii. W każdej sekundzie w obszarze o rozmiarach Polski GRS 1915+105 produkuje około 1031 dżuli (100 tys. razy więcej niż Słońce i ponad miliard razy więcej, niż cała ludzkość zużywa w ciągu roku). Strugi materii są wystrzeliwane dość nieregularnie, mniej więcej co dwadzieścia do trzydziestu dni. Obserwując ich źródło jednocześnie na falach radiowych i w promieniowaniu rentgenowskim, przekonano się, że zanim nastąpi "strzał" (któremu towarzyszy bardzo silna emisja radiowa), ma miejsce faza "ładowania" (podczas której obserwuje się bardzo silne i zmienne w czasie promieniowanie rentgenowskie). Obraz ten nie jest jednak klarowny. Z jednej strony, zdarzają się okresy silnej aktywności rentgenowskiej, po których nie następuje wyrzucenie strug gazu. Z drugiej, jasność rentgenowska naszego bohatera potrafi zmieniać się zarówno w tempie znacznie szybszym (100 s), jak i znacznie wolniejszym (miesiące) od dyktowanego przez powtarzanie się wyrzutów materii.

NASTĘPNE ODKRYCIA

Rys. 5. Schemat mikrokwazara. W tym przypadku gaz opadający na czarną dziurę pochodzi z atmosfery sąsiedniej gwiazdy, zaś sam dysk jest znacznie gorętszy niż w kwazarze i emituje przede wszystkim promieniowanie rentgenowskie. W porównaniu z kwazarami zarówno rozmiary mikrokwazarów, jak i masa czarnej dziury są w przybliżeniu milion razy mniejsze

Wkrótce po odkryciu GRS 1915+105 zaobserwowano następne źródło tego typu, noszące nazwę katalogową GRO J1655-40. Podobieństwo między oboma obiektami jest wręcz uderzające. Tak jak jego pierwowzór, GRO J1655-40 tworzy układ podwójny ze zwykłą gwiazdą i co kilkadziesiąt dni wyrzuca strugi materii. Wyrzuty te poprzedza okres wzmożonej emisji rentgenowskiej. Gaz w strugach GRO J1655-40 porusza się z rzeczywistą prędkością równą 92% szybkości światła (jej zbieżność z prędkością strug w GRS 1915+105 jest raczej przypadkowa).

Nowy obiekt odróżnia się jednak od swego poprzednika pewnym bardzo ważnym szczegółem: zidentyfikowano towarzyszącą mu gwiazdę i dokładnie określono masy obu składników układu podwójnego. Gwiazda ma masę nieco większą od 2 M (, zaś jej tajemniczy towarzysz 7 M . W tej sytuacji podejrzenia co do jego natury (które, przypomnijmy, opierano na obserwowanych charakterystykach promieniowania rentgenowskiego) zamieniają się w pewność. Mając tak dużą masę i pozostając niewidocznym w świetle widzialnym, musi być czarną dziurą! Teoria ewolucji gwiazd i ogólna teoria względności Einsteina po prostu nie dopuszczają innej możliwości. Wspomniany już S.N. Zhang stwierdził, że także i w tym przypadku czarna dziura szybko wiruje.

W końcu 1998 roku pojawiły się doniesienia o odkryciu jeszcze jednego obiektu, w którym materia wydaje się poruszać z prędkościami większymi niż światło. eródło to nosi nazwę XTE J1748-288 znajduje się w gwiazdozbiorze Strzelca, ponad 30 tys. lat świetlnych od Ziemi. Obiekt ów po raz pierwszy zaobserwowano w promieniach rentgenowskich w czerwcu 1998 roku. Niecałe pół roku później obserwacje radiowe ujawniły strugę gazu, poruszającą się z pozorną prędkością, o ponad 50% większą niż prędkość światła. W Drodze Mlecznej odkryto jeszcze kilka innych źródeł promieniowania rentgenowskiego i radiowego, które wyrzucają dżety, jednakże tylko w opisanych wyżej przypadkach zaobserwowano pozorne prędkości nadświetlne.

Duże podobieństwo do kwazarów, przy znacznie zmniejszonej skali zjawiska, sprawiło, że nowo odkryte źródła nazwano mikrokwazarami. Użycie przedrostka "mikro" jest tym bardziej trafne, że masa czarnej dziury w tych obiektach rzeczywiście jest około 1 mln razy mniejsza niż masy czarnych dziur, jakie spodziewamy się znaleźć w centrach kwazarów.

Po omówieniu dostępnego materiału obserwacyjnego możemy pokusić się teraz o to, by stworzyć wspólny model obu klas obiektów. Wyobraźmy sobie zwykłą gwiazdę znajdującą się w układzie podwójnym z czarną dziurą. Oba składniki układu krążą dookoła siebie, przy czym grawitacja czarnej dziury jak odkurzacz wysysa materię z atmosfery towarzysza. Materia powoli opada na czarną dziurę, tworząc wirujący wokół niej dysk . Jak już wspomnieliśmy, omawiając kwazary, ów dysk jest bardzo silnym źródłem promieniowani ultrafioletowego i rentgenowskiego. Opis tego promieniowania i wnioski, jakie można stąd wyciągnąć, to odrębne, fascynujące zagadnienie pochłaniające wielu astrofizyków. Jak widać, podstawowa różnica w porównaniu z kwazarami oczywiście poza masą czarnej dziury leży w źródle, z którego pochodzi znajdujący się w dysku gaz. W kwazarze są to obłoki międzygwiazdowe, w mikrokwazarze atmosfera sąsiedniej gwiazdy.

BLISKIE, CHOĆ MAŁE, WIDAĆ LEPIEJ

Pamiętamy, że w badaniach kwazarów jednym z podstawowych problemów była zbyt długa skala czasowa ich ewolucji (skala czasowa ewolucji to typowy przedział czasu, w którym badany obiekt ulega istotnym zmianom, np. rozbudowuje dżety). W przypadku mikrokwazarów problem ten znika: dżety są wystrzeliwane i rozbudowują się w skali nie tysięcy lat, lecz kilku, kilkunastu dni. Ponadto mikrokwazary leżą stosunkowo blisko nas (setki tysięcy razy bliżej niż kwazary), dzięki czemu można otrzymywać znacznie dokładniejsze obrazy tych źródeł, a badanie procesu powstawania dżetów jest ułatwione. Obserwujemy więc, jak energia uwalniana w procesie opadania materii na czarną dziurę stopniowo gromadzi się w dysku, czemu najprawdopodobniej towarzyszy rozbudowywanie się przenikającego dysk pola magnetycznego.

Kiedy zgromadzonej energii jest zbyt wiele, następuje potężny wybuch, podczas którego strugi materii wyrzucane są z prędkościami bliskimi światłu w kierunku prostopadłym do powierzchni dysku. Dzieje się to jednak w sposób nieregularny zmieniają się zarówno odstępy czasu pomiędzy poszczególnymi wybuchami, jak i energia kolejnych wybuchów. Dzięki obserwacjom mikrokwazarów taki scenariusz "cyklu pracy" czarnych dziur otoczonych dyskami akrecyjnymi jest powszechnie akceptowany. Niestety, szczegóły mechanizmu wystrzeliwania dżetów pozostają po dziś dzień niewyjaśnione.

DOMYSŁY

Mamy już jednak pewne pojęcie na temat tego, dlaczego czasami dżety powstają, a czasami nie. Jak w życiu, tak i wśród par składających się z gwiazdy i czarnej dziury znajdziemy zarówno związki stabilne (w których struktura łączącego partnerów dysku przed długie okresy pozostaje niezmieniona), jak również związki bardzo burzliwe (w których przepływ materii przez dysk podlega silnym zakłóceniom). I tak jak psychologowie starają się przewidzieć, kiedy związki międzyludzkie będą trwałe, a kiedy na ich trwałość liczyć nie należy, tak i astrofizycy próbują radzić sobie z przewidywaniem losów dysku.

Zgadzają się, że niestabilność dysku jest warunkiem koniecznym do tego, by pojawiły się dżety. Wiedzą też, że nie jest to warunek wystarczający (znamy bowiem przypadki, w których nie ma wątpliwości co do tego, że dysk zmienia swoją strukturę, lecz do wyrzutu materii nie dochodzi). Przypuszczają więc, że dżety pojawiają się tylko w tych obiektach, w których oprócz niestabilnych dysków znajdują się szybko rotujące czarne dziury. Hipoteza ta znajduje oparcie nie tylko we obserwacjach mikrokwazarów, lecz także niektórych aktywnych jąder galaktyk.

Między kwazarami i mikrokwazarami istnieje więc znacznie głębsze podobieństwo, niż wynikające li tylko z zaobserwowania prędkości nadświetlnych. Mechanizm odpowiedzialny za wszelkie objawy aktywności obu typów obiektów można opisać za pomocą niemal identycznych modeli, które różnią się głównie skalami: ogólne zarysy procesów toczących się "u boku czarnych dziur" są w obu przypadkach takie same. Astrofizycy są jednak dalecy od zadowolenia i przyznają, że ich wiedza jest wciąż fragmentaryczna.

Na pociechę można przypomnieć, że historia badań dysków akrecyjnych wokół czarnych dziur liczy jedynie 30 lat, a od odkrycia mikrokwazarów minęło zaledwie kilka lat. Optymizmem napawa też szybki rozwój technik obserwacyjnych, dzięki którym możemy śledzić procesy toczące się w bezpośredniej bliskości czarnej dziury. Trzeba tu dodać, że nowe techniki i otrzymane za ich pomocą dane interesują nie tylko astrofizyków. Zarówno mikrokwazary, jak i ich miliony razy większe odpowiedniki to wymarzone kosmiczne laboratoria dla wszystkich naukowców zajmujących się teorią grawitacji i teorią cząstek elementarnych. Obserwacje dokonywane w takich laboratoriach mogą burzyć lub potwierdzać hipotezy oraz teorie naukowe; mogą też być wskazówką i inspiracją do dalszych badań.

1 Czytelnika o zacięciu obserwacyjnym ucieszy zapewne wiadomość, że ową nieprzyjazną nazwę można łatwo rozszyfrować jako położenie obiektu na sferze niebieskiej: rektascencja 19h15m, deklinacja +10.5 stopnia.

Prędkości nadświetlne

Zjawisko prędkości nadświetlnych obserwowanych w kwazarach i mikrokwazarach można łatwo objaśnić, posługując się zamieszczonym obok rysunkiem. Obrazuje on sytuację, z jaką mamy do czynienia w obiekcie GRS 1915+105, który jest jednym z bohaterów artykułu.

Wyobraźmy sobie, że wystrzelony z odległego od nas o 40 tys. lat świetlnych mikrokwazara fragment dżetu porusza się z prędkością 276 tys. km/s (92% prędkości światła). Tor jego ruchu tworzy kąt 70° z prostą łączącą źródło dżetu ze Słońcem. Dla uproszczenia załóżmy, że dżet nie świeci bez przerwy, lecz raz na miesiąc emituje pojedynczy błysk. Odpowiadający pierwszemu błyskowi promień świetlny (zielona strzałka) dotrze do nas po 40 tys. lat. Drugi promień (czerwona strzałka), wyemitowany w 30 dni po pierwszym, będzie miał do przebycia trochę krótszą drogę, gdyż w tym czasie źródło nieco przybliży się do Ziemi. W efekcie dotrze do nas w 20.5 dnia po pierwszym. Jednocześnie fragment dżetu przesunie się na niebie o dystans, który oznaczyliśmy niebieską linią. Znając prawdziwą prędkość dżetu i wiedząc, jak jest usytuowany tor jego ruchu, można ten dystans obliczyć: jest on równy 672 mld kilometrów. Czytelnik sam może sprawdzić, że 672 mld km/20.5 dnia = 380 000 km/s (126% prędkości światła).

Taką prędkość dżetu na niebie zmierzą nasze teleskopy. Pozorne prędkości nadświetlne biorą się zatem stąd, że kolejne promienie wysyłane ze źródła zbliżającego się do obserwatora mają do pokonania coraz krótszą drogę. Gdyby źródło poruszało się powoli w porównaniu z prędkością światła, skrócenie drogi byłoby nieznaczne, wobec czego efekt pozostałby niezauważalny. W odwrotnej sytuacji, gdyby źródło oddalało się od nas z dużą szybkością, prędkość zmierzona byłaby mniejsza niż rzeczywista. Pamiętajmy jednak, że w rzeczywistych sytuacjach nie znamy prawdziwej prędkości, z jaką płynie materia w dżetach. Dlatego odległość, o jaką fragment dżetu przesuwa się w kierunku prostopadłym do linii łączącej obserwatora ze źródłem (niebieska linia), obliczamy, mnożąc obserwowane kątowe przesunięcie fragmentu na niebie przez znaną skądinąd odległość do źródła. Oznacza to, że błąd pomiaru prędkości będzie tym większy, im mniej dokładnie znamy tę odległość.

Czarne dziury

Istnienie czarnych dziur zostało przewidziane przez ogólną teorię względności. Aby intuicyjnie zrozumieć ich naturę, nie trzeba jednak wgłębiać się w szczegóły równań Einsteina. Pamiętając, że prędkość światła jest nieprzekraczalna, przeprowadźmy proste rozumowanie. Wyobraźmy sobie rakietę startującą z powierzchni Ziemi. Aby wydostać się z pola grawitacyjnego naszej planety i uciec w kosmos, musi ona rozpędzić się do tzw. prędkości ucieczki wynoszącej 11.2 km/s. Prędkość ta zależy od rozmiarów i masy obiektu, który chcemy opuścić. Gdyby Ziemia została ściśnięta do rozmiarów piłeczki ping?pongowej, prędkość ucieczki przekroczyłaby prędkość światła. Wówczas nie tylko żaden obiekt materialny, lecz nawet światło nie mogłoby opuścić jej powierzchni. Nasza planeta stałaby się czarną dziurą.

Czarne dziury z założenia nie mogą świecić, jednak manifestują swoją obecność niezwykle silnym przyciąganiem grawitacyjnym; tak silnym, że mogą zmusić światło do poruszania się wokół nich po okręgu. Czarne dziury mogą także obracać się (np. wtedy, gdy są rozkręcane przez opadający na nie, wirujący gaz). Sprawiają wówczas, że w ich najbliższym otoczeniu zaczyna wirować sama przestrzeń (a właściwie czasoprzestrzeń).

Teoria przewiduje, że czarne dziury o masie kilku M (mas Słońca) mogą tworzyć się na końcowych etapach ewolucji gwiazd o masach większych od około 10 M . Nie wiemy natomiast zbyt dobrze, w jaki sposób powstają znajdujące się w centrach galaktyk czarne dziury o masach milionów M . Wiemy jedynie, że występują dość powszechnie i że jedna z takich dziur najprawdopodobniej tkwi w centrum naszej Galaktyki.

Wizytówka mikrokwazara

Nazwa: mikrokwazar.

Liczebność: gatunek niezwykle rzadki; zaobserwowano tylko trzy egzemplarze.

Występowanie: dostrzeżone tylko w naszej Galaktyce, ale można przypuszczać, że znajdują się także w innych galaktykach.

Wygląd: przypomina racuch nadziany na słomkę. Racuch to świecący dysk akrecyjny, zaś słomka wyrzucany z dysku strumień gazu emitującego fale radiowe.

Usposobienie: nader zmienne; skłonność do niespodziewanych wybuchów.

Cechy szczególne: megalomania. Próbuje podważać teorię względności, wystrzeliwując strugi gazu, które dzięki kruczkom geometrycznym wydają się poruszać szybciej niż światło.

Uwarunkowania socjalne: wszystko zawdzięcza towarzyszącej mu gwieździe, którą bezlitośnie wysysa.

Poszukiwany ze względu na bliskie powinowactwo z najobfitszymi źródłami energii we Wszechświecie kwazarami.

Słowniczek

Akrecja (łac. accretio: wzrost, przybywanie): proces opadania materii rozproszonej (gazu i pyłu) na źródło pola grawitacyjnego (np. na gwiazdę lub czarną dziurę). Akreowana materia, która ma własny moment pędu, wiruje wokół źródła pola, formując płaski dysk nazywany w astrofizyce dyskiem akrecyjnym.

Rok świetlny: odległość, jaką promień świetlny przebywa w ciągu jednego roku (około 10 bln km).

VLBI (ang. Very Long Baseline Interferometry, czyli interferometria wielkobazowa): technika obserwacyjna polegająca na jednoczesnym śledzeniu pojedynczego radioźródła przez kilka lub kilkanaście radioteleskopów rozmieszczonych na całej Ziemi. Wykorzystując zjawisko interferencji (nakładania się i wzmacniania lub wygaszania fal radiowych), można dzięki niej otrzymywać obrazy o bardzo dużej rozdzielczości (tj. o bardzo dużej liczbie szczegółów).

Mgr GRZEGORZ WARDZIŃSKI jest doktorantem w Centrum Astronomicznym im. Mikołaja Kopernika. Jego specjalnością naukową jest astrofizyka wysokich energii