Wszyscy jesteśmy zafascynowani czarne dziury. Pytamy o nich astronomów, czytamy o nich w wiadomościach, a oni pojawiają się w programach telewizyjnych i filmach. Jednak pomimo całej naszej ciekawości o tych kosmicznych bestiach wciąż nie wiemy o nich wszystkiego. Łamają zasady, ponieważ trudno je studiować i wykryć. Astronomowie wciąż ustalają dokładną mechanikę powstawania czarnych dziur po śmierci masywnych gwiazd.
Wszystko to utrudnia fakt, że z bliska nie widzieliśmy czarnej dziury. Zbliżanie się do jednego (gdybyśmy mogli) byłoby bardzo niebezpieczne. Nikt nie przeżyłby nawet bliskiego kontaktu z jednym z tych potworów o wysokiej grawitacji. Astronomowie robią wszystko, co w ich mocy, aby je zrozumieć na odległość. Oni używają światło (emisje widzialne, rentgenowskie, radiowe i ultrafioletowe), które pochodzą z regionu wokół czarnej dziury, aby dokonać pewnych bardzo sprytnych wniosków na temat jego masy, spinu, strumienia i innych cech. Następnie zasilają to wszystko programami komputerowymi zaprojektowanymi do modelowania aktywności czarnej dziury. Modele komputerowe oparte na rzeczywistych danych obserwacyjnych czarnych dziur pomagają im symulować to, co dzieje się w czarnych dziurach, szczególnie gdy ktoś coś pożera.
Co pokazuje nam model komputera
Powiedzmy, że gdzieś we wszechświecie, w centrum galaktyki, takiej jak nasza Droga Mleczna, znajduje się czarna dziura. Nagle intensywny błysk promieniowanie rozbłyskuje z obszaru czarnej dziury. Co się stało? Pobliska gwiazda wkroczyła w dysk akrecyjny (dysk materii spiralnie przechodzący w czarną dziurę), przekroczył zdarzenie horyzont (punkt grawitacyjny bez powrotu wokół czarnej dziury) i jest rozrywany przez intensywną grawitację Ciągnąć. Gwiezdne gazy są podgrzewane podczas strzępienia gwiazdy. Ten błysk promieniowania jest jego ostatnią komunikacją ze światem zewnętrznym, zanim zostanie utracony na zawsze.
Sygnatura promieniowania Tell-Tale
Te sygnatury promieniowania są ważnymi wskazówkami na istnienie czarnej dziury, która nie wydziela żadnego własnego promieniowania. Całe promieniowanie, które widzimy, pochodzi z otaczających go obiektów i materiałów. A zatem astronomowie szukają charakterystycznych śladów promieniowania materii pochłanianej przez czarne dziury: promieniowanie rentgenowskie lub emisje radiowe, ponieważ wydarzenia, które je emitują, są bardzo energetyczne.
Po zbadaniu czarnych dziur w odległych galaktykach astronomowie zauważyli, że niektóre galaktyki nagle rozjaśniają się w ich rdzeniach, a następnie powoli gasną. Charakterystyka emitowanego światła i czas przyciemnienia stały się znane jako sygnatury dysków akrecyjnych czarnej dziury zjadających pobliskie gwiazdy i chmury gazowe, emitujących promieniowanie.
Dane tworzą model
Mając wystarczającą ilość danych o tych rozbłyskach w sercu galaktyk, astronomowie mogą używać superkomputerów do symulacji sił dynamicznych działających w regionie wokół supermasywnej czarnej dziury. To, co znaleźli, mówi nam wiele o tym, jak działają te czarne dziury i jak często zapalają swoich galaktycznych gospodarzy.
Na przykład galaktyka taka jak nasza droga Mleczna z centralną czarną dziurą może pożerać średnio jedną gwiazdkę na 10 000 lat. Promień promieniowania z takiej uczty zanika bardzo szybko. Więc jeśli przegapimy serial, możemy nie oglądać go ponownie przez dość długi czas. Ale istnieje wiele galaktyk. Astronomowie badają jak najwięcej, aby sprawdzić wybuchy promieniowania.
W nadchodzących latach astronomowie będą dodawani danych z takich projektów, jak Pan-STARRS, GALEX, Palomar Transient Factory i innych nadchodzących badań astronomicznych. W ich zbiorach danych będą setki wydarzeń do zbadania. To powinno naprawdę poprawić nasze zrozumienie czarnych dziur i otaczających ich gwiazd. Modele komputerowe będą nadal odgrywać dużą rolę w zagłębianiu się w ciągłe tajemnice tych kosmicznych potworów.