> NAJ - Ciekawostki > NGC-1277 Niewielka najpotężniejsza galaktyka

NGC-1277 Niewielka najpotężniejsza galaktyka

NGC-1277

Galaktyka z najpotężniejszą CZARNĄ DZIURĄ

 

Choć nikt ich nigdy nie widział, wiemy że tam są. Czają się we wnętrzach galaktyk, lub dryfują po bezkresnym oceanie kosmosu. Bez trudu mogą pochłonąć całe planety, a nawet olbrzymie gwiazdy.

Okazało się, że niektóre czarne dziury osiągają wręcz niewyobrażalne rozmiary…..

Astronomowie zaobserwowali najbardziej masywną i niezwykłą ze znanych nam czarnych dziur. Obiekt znajdujący się w galaktyce NGC 1277

Odkrycia dokonał zespół Remco van den Boscha z Instytutu Astronomii Maxa Plancka w Heidelbergu (Niemcy) we współpracy z naukowcami badającymi galaktykę NGC 1277 teleskopem Hubble’a i teleskopem Hobby-Eberly w Teksasie.

NGC-1277

NGC 1277 ma masę 17 miliardów raza większą niż masa Słońca. Czarna dziura stanowi aż 14% masy swojej galaktyki.

NGC 1277 (również PGC 12434) – galaktyka soczewkowata (S0-a), znajdująca się w gwiazdozbiorze Perseusza w odległości 220 milionów lat świetlnych.

NGC1277_Hubble

Jak powiedział Karl Gebhardt z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin, jeden z odkrywców: „- Galaktyka NGC 1277, w której odnaleźliśmy czarną dziurę, jest doprawdy osobliwa. Być może można ją nazwać galaktyką zupełnie nowej klasy.

 

Ma masę 17 miliardów razy większą od masy naszego Słońca

Ulokowana w niewielkiej, oddalonej od Ziemi o 250 milionów lat świetlnych galaktyce, czarna dziura, ma masę 17 miliardów razy większą od masy naszego Słońca.

Black-holeStanowi ona rekordowe 14% masy własnej galaktyki tj. w tym przypadku galaktyki NGC 1277 w gwiazdozbiorze Perseusza.

Jest do tej pory niewątpliwą rekordzistką. Wcześniej była nią czarna dziura znajdująca się w galaktyce NGC4486 B. Jak powiedział Karl Gebhardt z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin, jeden z odkrywców: – Galaktyka NGC 1277, w której odnaleźliśmy czarną dziurę, jest doprawdy osobliwa. Być może można ją nazwać galaktyką zupełnie nowej klasy.

Nowo odkryty gigant posiada średnicę jedenaście razy większą niż orbita okołosłoneczna Neptuna. – Jej wielkość kazała nam dwa razy, za pomocą różnych narzędzi, sprawdzić, czy czarna dziura faktycznie jest tym, czym jest – podkreśla Remco van den Bosch, stojący na czele zespołu. – Pierwszy raz, kiedy obliczyliśmy jej wymiary, myślałem, że popełniliśmy błąd. Potem już miałem pewność, ze dzieje się coś wyjątkowego – wyznał naukowiec z niemieckiego Instytutu Astronomii Maksa Plancka.

Obecnie istnieją trzy różne teorie wyjaśniające związek pomiędzy masą czarnej dziury a właściowościami jej galaktyki. Naukowcy nie potrafią stwierdzić, która z nich jest najlepsza, gdyż dysponują zbyt małą ilością danych. Obecnie znamy masy mniej niż 100 czarnych dziur.

ngc1278

Uczeni z Teksasu, próbując rozstrzygnąć ten problem, postanowili przyjrzeć się galaktykom w pobliskim wszechświecie. W NGC 1277, która została wcześniej sfotografowana przez Teleskop Hubble’a, odkryli niezwykła czarną dziurę.

Znane dotychczas czarne dziury dzieliło się na dwie grupy. W pierwszej z nich mieściły się te o masach gwiazdowych od około kilku do kilkunastu mas Słońca. W drugiej natomiast o masach przynajmniej 100 000 razy większych od mas Słońca. Ale czarnej dziurze o masie około 17 miliardów słońc?

Czarne dziury wcale nie takie głodne.

Recreacion-de-un-agujero-negro_54239722129_51351706917_600_226

Wspomniana większa gęstość Wszechświata wynikała z tego, że wtedy był po prostu sporo mniejszy (co nie znaczy, że mały). – Np. obszar, który widzimy jako naszą okolicę, powiedzmy 100 milionów lat świetlnych, w owych czasach był tysiąc razy mniejszy – mówi prof. Różyczka. Łatwiej więc było o pojawienie się materii w bliskiej odległości od czarnej dziury.

Warto tu przypomnieć, że wbrew popularnemu wyobrażeniu czarne dziury nie są agresywnymi pochłaniaczami materii. Trzeba byłoby znaleźć się bardzo blisko nich, żeby było to niebezpieczne.

– Gdyby Słońce zamieniło się w ułamku sekundy w czarną dziurę, Ziemia by dalej sobie spokojnie krążyła po orbicie – podkreśla prof. Różyczka. – Czarne dziury wciągają tylko to, co znajdzie się bardzo blisko tzw. horyzontu zdarzeń. Gdyby Słońce zmieniło się w czarną dziurę, miałoby promień ok. trzech kilometrów. Trzeba by się znaleźć w odległości 10 kilometrów od środka takiej czarnej dziury, aby było to groźne – wylicza astronom.

Co to takiego Czarna Dziura?

Supermassive-Black-Hole-spins-nearly-at-the-speed-of-light-1-640x375

Czarna Dziura jest tworem grawitacji, której podlegają zarówno cząstki o małych, jak i o dużych masach, a nawet światło. Największe i najjaśniejsze ciała mogą być niewidoczne, ponieważ przyciąganie jasnej gwiazdy o tej samej gęstości co Ziemia i średnicy 250 razy większej od Słońca, nie pozwoliłaby żadnemu promieniowi do nas dotrzeć. Prędkość ucieczki dla Ziemi wynosi 11,2 km/s, a zależy ona rozmiarów i masy obiektu, który ciało chce opuścić. Jeśli prędkość ucieczki przekraczałaby prędkość światła, światło takiej gwiazdy nie byłoby w stanie do nas dotrzeć.

Według teorii Alberta Einsteina, w silnym polu grawitacyjnym czas płynie wolniej niż w słabym. W polu tym wszystkie procesy ulegają spowolnieniu (dylatacja czasu) z punktu widzenia obserwatora, a silne pola grawitacyjne powodują zmianę geometrycznych własności przestrzeni, co oznacza, że np. suma kątów w trójkącie nie równa się 180 stopni. Czas i przestrzeń tworzą zakrzywiającą się czterowymiarową „czasoprzestrzeń”.

Siła grawitacji na powierzchni gwiazdy osiąga nieskończoną wartość, a kiedy rozmiary ciała zbliżają się do promienia grawitacyjnego, grawitacja zmierza do nieskończoności. W tej sytuacji nie może zostać zrównoważona przez skończone ciśnienie i ciało nieuchronnie musi się zapaść do środka, co prowadzi do powstania czarnej dziury. W jej pobliżu czas zaczyna biec coraz wolniej.

czarna_dziura2Istnienie obiektów o polu grawitacyjnym niepozwalającym na ucieczkę światła jako pierwsi rozważali w XVIII wieku John Michell i Pierre Simon de Laplace. Pierwsze rozwiązanie równania Einsteina ogólnej teorii względności opisujące czarną dziurę znalazł w 1916 Karl Schwarzschild, jednak długo uważane było ono za matematyczną ciekawostkę, a jego interpretacja jako regionu czasoprzestrzeni, którego nic nie może opuścić, nie zyskała pełnego uznania przez kolejne cztery dekady. Dopiero w latach 60. XX wieku prace teoretyczne wykazały, że istnienie czarnych dziur jest logiczną konsekwencją obowiązywania ogólnej teorii względności. W tym samym czasie obserwacyjnie potwierdzono także istnienie gwiazd neutronowych, co stanowiło przesłankę, że takie obiekty powstałe w wyniku zapadania grawitacyjnego mogą istnieć w rzeczywistości.

Czarne dziury o masie gwiazdowej formują się w wyniku zapadania grawitacyjnego bardzo masywnych gwiazd pod koniec ich życia. Po uformowaniu się, czarna dziura może kontynuować powiększanie swych rozmiarów absorbując masę z otoczenia. W wyniku pochłaniania materii oraz zderzeń z innymi czarnymi dziurami, może się ona w końcu przekształcić w supermasywną czarną dziurę.

Czy Ziemia może stać się Czarną Dziurą?

czarna dziura lhc

Dziewięć milimetrów – to promień do jakiego należałoby zmniejszyć Ziemię, aby ta zmieniła się w Czarną Dziurę.

Jeżeli dowolne ciało zostanie odpowiednio skompresowane przez siłę ciężkości, może stać się pochłaniającym wszystko ciemnym tworem – zwanym Czarną Dziurą.

Nie ma jednak żadnego fizycznego powodu dla którego nasza planeta miałaby zostać tak zgnieciona. Jedynie gwiazdy o masie co najmniej piętnastokrotnie większej od Słońca mogą w taki właśnie sposób skończyć. Aby temu przeciwdziałać muszą wytwarzać ogromne ciśnienie od wewnątrz. Powstaje ono w wyniku reakcji termojądrowych, podczas których gwiazdy produkują pierwiastki. Jednak im cięższe pierwiastki tworzą się w jej wnętrzu, tym gwiazda ma się gorzej. Kiedy dochodzi do łączenia się atomów żelaza, konieczne jest dostarczenie wielkich ilości energii. Kiedy więc reakcje termojądrowe słabną, gwiazda staje się dla siły ciężkości jak piłeczka pingpongowa. Jej jądro ulega coraz silniejszemu ciśnieniu, podczas gdy zewnętrzne warstwy rozdymają się i w gigantycznej eksplozji zostają katapultowane w głąb wszechświata.

Mgławica Rak - pozostałość po wybuchu supernowej

Mgławica Krab – pozostałość po wybuchu supernowej.

W 2009 roku teleskop Spitzera sfotografował gwiazdę neutronową powstałą w wyniku wybuchu supernowej. Wokół obiektu unoszą się gazy i pyły składające się z wysokoenergetycznych cząstek, które zostały wyrzucone w trakcie eksplozji. Całość nazywana jest Mgławicą Kraba (oznaczoną symbolem NGC 1952).

 

Ale wracając dalej do naszej gwiazdy:

Centrum gwiazdy zapada się w ciągu ułamka sekundy i niepowstrzymanie kurczy: najpierw do rozmiarów Ziemi, następnie kuli o promieniu kilkunastu kilometrów (w tej chwili łyżeczka tej materii waży już miliardy ton).

Niewyobrażalna masa jest coraz bardziej kompresowana, dopóki cała materia nie zniknie w nieskończonym małym punkcie: tak zwanej osobliwości.

Niewyobrażalna masa Czarnej Dziury może zaginać czasoprzestrzeń aż do nieskończoności. Nic nie wydostanie się z jej wnętrza. Ale czy na pewno?

 

Galaktyka M87

M87

Galaktyka M87 – ogromna eliptyczna galaktyka w gwiazdozbiorze Panny.
Jest to największy i najjaśniejszy obiekt w obrębie gromady galaktyk w Pannie. Została odkryta 18 marca 1781 przez francuskiego astronoma Charlesa Messiera.

Galaktyka ta należy do klasy galaktyk aktywnych ze względu na procesy zachodzące w jej jądrze i jest źródłem silnej emisji w szerokim zakresie widmowym, w szczególności radiowym, i jest najbliższą nam radiogalaktyką. Najnowsze badania sugerują, że masa tej galaktyki zawarta wewnątrz promienia o rozmiarze 32 kpc wynosi około 1014 mas Słońca. Ocenia się, że M87 może zawierać nawet do 100 bilionów gwiazd.

W centrum M87 znajduje się supermasywna czarna dziura, której masa sięga 3 miliardów mas Słońca

W centrum M87 znajduje się supermasywna czarna dziura, której masa sięga 3 miliardów mas Słońca

Dżet w tej galaktyce został zaobserwowany już w roku 1918, kiedy to Heber Curtis zarejestrował dziwną prostą smugę wychodzącą z centrum galaktyki.

Dżet ten rozciąga się na odległość co najmniej 5000 lat świetlnych i świeci w zakresie optycznym, radiowym, rentgenowskim i gamma. Ostatnio odkryto także świecenie dżetu w zakresie TeV – wysokoenergetycznego promieniowania gamma – przy pomocy obserwatorium HESS. Świecenie dżetu w zakresie radiowym i optycznym spowodowane jest przez promieniowanie synchrotronowe, wysyłane przez wysokoenergetyczne elektrony poruszające się po spiralnych torach wzdłuż pól magnetycznych, po raz pierwszy wykryte w 1956 roku przez Geoffreya R. Burbidge’a. Świecenie dżetu w zakresie wyższych energii spowodowane jest najprawdopodobniej zjawiskiem Comptona – ponownymi zderzeniami fotonów synchrotronowych z wysokoenergetycznymi elektronami, ale możliwa jest też dominująca rola par elektronowo-pozytonowych produkowanych w pobliżu centralnej czarnej dziury.

Naukowcy odkryli, że dżet, który znajduje się w zewnętrznych partiach M87, ma spiralną trajektorię, podobnie jak skupiska gazu w innych częściach galaktyki. Wyglądają one tak, jakby owijały się wokół niewidzialnej struktury.

Badacze uważają, że spiralny ruch jest wytworzony przez „pole magnetyczne w kształcie spirali” owinięte wokół czarnej dziury i wysyłanych przez nią strumieni plazmy.

Parowanie Czarnych Dziur.

NGC-1277

Zakładając, że z każdej ilości materii, nawet najmniejszej, można stworzyć czarną dziurę (poprzez ściśnięcie materii), fizycy doszli do wniosku, iż czarnych dziur w otaczającym nas wszechświecie powinno być wiele więcej. Z obliczeń fizyków (m.in. Hawkinga) wynika, że niestacjonarna (obracająca się wokół własnej osi) czarna dziura musi emitować promieniowanie, co byłoby sprzeczne z jej definicją.

Z faktu, że czarna dziura mogłaby mieć różną od zera temperaturę, wynikałaby następnie możliwość emitowania energii w sposób, w jaki emituje promieniowanie ciało doskonale czarne, czyli poprzez wysyłanie fotonów.

Ponieważ czarna dziura z założenia nie jest źródłem promieniowania, sprzeczność tę usiłuje się opisywać w kontekście znanych zjawisk kwantowych. Ze sposobu określenia zasady zachowania energii wynika natomiast, że byłoby to możliwe z pominięciem takich efektów, jeżeli powstawałyby równocześnie pary fotonów, jeden we wnętrzu horyzontu, drugi zaś na zewnątrz. Energia byłaby wówczas zachowana.

W obszarze pobliskim czarnej dziury, tzw. ergosferze, mogłyby także powstawać z próżni cząstki wirtualne o czasie istnienia określonym przez zasadę nieoznaczoności, uzasadniającą istnienie fluktuacji kwantowych. Jedna z cząstek pary cząstka-antycząstka anihilując wyświecałaby energię z wydajnością określoną przez tempo procesu fizycznego, określonego przez gęstość reagentów w ośrodku. Ze względu na ograniczony zasięg przestrzenny fluktuacji, co wynika z wersji zasady nieoznaczoności, cząstki mogłyby jednak zanikać przed anihilacją nie emitując żadnego promieniowania, gdyby miały być jedynymi leptonami w pobliżu czarnej dziury. Jeśli pary wytworzyłyby się na granicy obszaru, z którego światło nie może się wydostawać (tzw. horyzont zdarzeń czarnej dziury), jedna z cząstek (o sumarycznej energii ujemnej) powinna zostać wciągnięta przez czarną dziurę. Druga cząstka (o sumarycznej energii dodatniej) mogłaby tworzyć składową promieniowania korpuskularnego lub emitować promieniowanie wskutek oddziaływania z ośrodkiem. Taki przepływ ujemnej energii do wnętrza horyzontu zdarzeń miałby zmniejszać masę czarnej dziury.

Autor rozważał zatem możliwość zmiejszania się horyzontu czarnej dziury, nie wiadomo jednak dokładnie, emisję jakiego promieniowania korpuskularnego miał na myśli. Hawking opisał kreację cząstek, ale, jak wynika z abstraktu jego artykułu, miałyby to być fotony i neutrina, a nie inne cząstki elementarne.

Czarna dziura emitując promieniowanie traci masę. Jeśli ten ubytek nie jest równoważony przez masę wpadającą do niej to promieniowanie staje się coraz silniejsze, co może spowodować nawet całkowite wyparowanie czarnej dziury, przy czym ten proces może być szybki tylko dla czarnych dziur znacznie mniejszych niż powstałe przez kolaps gwiazd.

Na zakończenie

Jest wiele ciekawostek związanych z choćby gwiazdami neutronowymi, pulsarami, kwazarami, supernowymi i wieloma innymi obiektami obecnymi w naszym Wszechświecie, ale to już zupełnie inny temat, który postaram się w przyszłości skatalogować. Pojęcia czarnych dziur są niezwykle ciekawe. Napisano wiele ciekawych książek w których zawarto nie tylko obserwacje, ale również rozważania teoretyczne.

Im więcej dokonujemy obserwacji nieba, tym więcej uzyskujemy danych i wciąż poszerzamy swoją wiedzę.

 

Literatura:

http://www.kosmosnews.pl/artykul/6-1-1-1187/monstrualna-czarna-dziura-odkryta-w-galaktyce-ngc-1277.html
http://kopalniawiedzy.pl/NGC-1277-czarna-dziura,17082
Świat Wiedzy 03/2013
http://pl.wikipedia.org/wiki/NGC_1277
http://www.astronomia24.com/news.php?readmore=262
http://wiadomosci.gazeta.pl/wiadomosci/1,114873,12947240,Znaleziono_rekordowo_wielka_czarna_dziure___Nieprawdopodobnie.html
http://pl.wikipedia.org/wiki/Galaktyka_Panna_A
 
 
 
 
» Tags: , , , , , , , , , , ,

Comments:1

  1. 14/08/26

    If you’re seriously considering purchasing a look for your child,
    think long and hard about the type of watch you want
    to give them, when you should give it to them, and whether this wrist watch should be
    analogue or digital. That is why these are wild about shopping, dressing and make-up.
    This watch is water repellent to 200 meters, or 600 feet, which makes it the ultimate all-purpose durable watch.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Facebook

Likebox Slider Pro for WordPress