Naukowcy dokonali przełomu w zrozumieniu chaotycznego środowiska otaczającego czarne dziury za pomocą teleskopu stratosferycznego XL-Calibur. W ramach międzynarodowej współpracy naukowców z Washington University w St. Louis dokonano najdokładniejszych jak dotąd pomiarów spolaryzowanych promieni rentgenowskich emitowanych w pobliżu czarnej dziury Centaurus X-1, znajdującej się 7000 lat świetlnych od Ziemi. Dane te dostarczają ważnych wskazówek pozwalających zrozumieć, w jaki sposób materia wpada do czarnych dziur i jaka jest ogromna energia uwalniana w tym procesie.
Zrozumienie polaryzacji i fizyki czarnych dziur
Kluczem do tego nowego zrozumienia jest pomiar polaryzacji światła. Polaryzacja odnosi się do kierunku, w którym wibrują fale świetlne. Analizując te fluktuacje, naukowcy mogą wywnioskować kształt i zachowanie przegrzanego gazu i materii wirującej gwałtownie wokół czarnych dziur – czyli warunków, których nie można bezpośrednio zaobserwować.
„Gdybyśmy próbowali znaleźć Centaurusa X-1 na niebie, szukalibyśmy maleńkiego punktu światła rentgenowskiego” – wyjaśnia Ephraim Gau, absolwent biorący udział w badaniach. „Polaryzacja jest zatem przydatna do badania wszystkiego, co dzieje się wokół czarnej dziury, gdy nie możemy robić zwykłych zdjęć z Ziemi”.
Unikalne podejście XL-Calibur
XL-Calibur nie jest tradycyjnym teleskopem. Jest to przyrząd kulowy pracujący na dużych wysokościach, przeznaczony do pomiaru polaryzacji promieniowania rentgenowskiego z niespotykaną dotąd dokładnością. W przeciwieństwie do teleskopów naziemnych, XL-Calibur działa ponad atmosferą ziemską, unikając zniekształceń, które w przeciwnym razie zakłócałyby dokładne pomiary. Najnowsze obserwacje uzyskano podczas lotu w lipcu 2024 roku ze Szwecji do Kanady.
Dlaczego to ma znaczenie: testowanie teorii czarnych dziur
Dane zebrane przez Centauri X-1 mają kluczowe znaczenie dla testowania zaawansowanych symulacji komputerowych fizyki czarnych dziur. Naukowcy mogą teraz porównywać obserwacje w świecie rzeczywistym z modelami teoretycznymi, udoskonalając naszą wiedzę na temat tych ekstremalnych obiektów kosmicznych. Nie jest to tylko kwestia teoretycznej ciekawości; pomaga nam zrozumieć podstawowe prawa rządzące wszechświatem.
Przyszłe misje: rozszerzenie wyszukiwania
Zespół już planuje przyszłe misje. W 2027 roku XL-Calibur wystartuje z Antarktydy, celując w dodatkowe czarne dziury i gwiazdy neutronowe. W połączeniu z danymi z satelitów NASA, takich jak IXPE, naukowcy uważają, że w ciągu najbliższych kilku lat będą w stanie rozwiązać odwieczne pytania dotyczące fizyki czarnych dziur.
„W połączeniu z danymi z satelitów NASA, takich jak IXPE, być może wkrótce będziemy mieli wystarczającą ilość informacji, aby w ciągu najbliższych kilku lat odpowiedzieć na nurtujące pytania dotyczące fizyki czarnych dziur” – powiedział Henryk Krawinski, główny badacz projektu.
Globalna współpraca
XL-Calibur jest wynikiem dużej międzynarodowej współpracy obejmującej Uniwersytet Waszyngtoński w St. Louis, Uniwersytet New Hampshire, Uniwersytet w Osace, Uniwersytet w Hiroszimie, ISAS/JAXA, Królewski Instytut Technologii KTH w Sztokholmie i Goddard Space Flight Center, a także 13 dodatkowych instytucji badawczych. Ten wspólny wysiłek podkreśla skalę wyzwań naukowych niezbędnych do zrozumienia tajemnic otaczających czarne dziury.
Nowe obserwacje stanowią znaczący postęp w badaniach nad czarnymi dziurami, zapewniając bezprecedensowy wgląd w ekstremalne warunki w pobliżu tych kosmicznych gigantów. W miarę postępów projektu dane zebrane przez XL-Calibur obiecują pogłębić naszą wiedzę na temat najbardziej tajemniczych obiektów wszechświata.
