Najjaśniejsze obiekty we Wszechświecie to jednak czarne dziury!
Wyniki badań prowadzonych przez Aleksandra Lenarta, studenta astronomii w ramach Studiów Matematyczno-Przyrodniczych na Uniwersytecie Jagiellońskim, dowodzą, że za niezwykle jasnymi rozbłyskami gamma mogą kryć się czarne dziury. Zjawiska te są jednymi z najpotężniejszych eksplozji we Wszechświecie. Odkrycie to ma ogromne znaczenie dla współczesnej astrofizyki.
Poświaty tych rozbłysków są widoczne przez wiele dni, a ilość energii, jaką uwalniają, przekracza całkowite promieniowanie Słońca z całego jego życia. Tak potężne eksplozje to ostatni akt życia ogromnych gwiazd, które po wyczerpaniu paliwa zapadają się pod własnym ciężarem, tworząc czarną dziurę.
Pierwszy błysk trwa zaledwie kilka minut, ale jego światło dociera do nas jeszcze tygodniami. Dlaczego? Kluczem do zrozumienia tego zjawiska jest rotacja. Nowo powstała czarna dziura wiruje w zawrotnym tempie, dziedzicząc pęd po swojej macierzystej gwieździe. Wraz z nią przyspiesza też jej pole magnetyczne, które działa jak gigantyczna cewka – odbiera czarnej dziurze część energii i przekazuje ją elektronom. Te z kolei zaczynają świecić, wyrzucając w przestrzeń fotony o gigantycznych energiach. Na tym kosmiczny spektakl się nie kończy.
Część fotonów przekształca się w pary cząstek, które znowu są przyspieszane, tworząc kolejne błyski. Tak powstają świetlne kaskady – burze fotonów wystrzeliwane z otoczenia czarnej dziury niczym kosmiczne pioruny. Według niektórych hipotez to właśnie takie dżety w odległej przeszłości mogły spowodować epizod masowego wymierania organizmów na Ziemi w okresie ordowiku.
Z czasem czarna dziura traci energię rotacji i obraca się coraz wolniej. Jasność rozbłysku spada w charakterystyczny sposób, tworząc krzywą blasku, którą astronomowie potrafią analizować. To właśnie wytłumaczenie kształtu tej krzywej – wskazujące, że jej źródłem jest szybko rotująca czarna dziura – jest jednym z najważniejszych wniosków badań Aleksandra Lenarta. Dzięki nim możemy lepiej zrozumieć, jak powstają czarne dziury wykrywane dziś przez obserwatoria fal grawitacyjnych, a także jak wygląda struktura najbardziej masywnych gwiazd tuż przed ich śmiercią. Rozbłyski gamma okazują się więc nie tylko spektakularnym widowiskiem kosmicznym, lecz także znakomitym narzędziem do badania fundamentalnych praw rządzących Wszechświatem.
Ostateczne wnioski z badań krakowskiego studenta wykraczają daleko poza jedno wyjaśnione zjawisko. Pokazują, że nawet w świecie ekstremalnych energii i czarnych dziur – miejsc, gdzie kończą się dotychczasowe modele – młodzi badacze mogą przesuwać granice wiedzy. To właśnie jego analiza pozwala zrozumieć, że krzywe blasku rozbłysków gamma nie są przypadkowym śladem kosmicznej eksplozji, lecz uporządkowanym zapisem utraty energii wirującej czarnej dziury. A to z kolei otwiera zupełnie nową drogę do badania najbardziej masywnych gwiazd i samych czarnych dziur – obiektów, które jeszcze niedawno istniały jedynie w teoretycznych rozważaniach naukowców.
W ten sposób praca młodego polskiego astronoma wpisuje się w światowy nurt odkryć, które krok po kroku zmieniają nasze rozumienie Wszechświata. I choć mowa o procesach zachodzących miliony lat świetlnych od Ziemi, ich echo znajduje dziś odzwierciedlenie w badaniach prowadzonych w Krakowie, pokazując, że przyszłość astrofizyki piszą nie tylko wielkie międzynarodowe konsorcja, ale także indywidualni badacze, którzy potrafią spojrzeć na kosmos inaczej niż ktokolwiek przed nimi.
Źródło: Uniwersytet Jagielloński w Krakowie
Czytaj też: Thales Alenia Space otwiera nową fabrykę satelitów w Rzymie
Grafika tytułowa: Frantisek Duris / Unsplash
