Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

Większość naukowców zgadza się, że czarne dziury – kosmiczne byty o tak potężnej grawitacji, że nic nie może się przed nimi uchronić – są otoczone przez tak zwany horyzont zdarzeń, czyli obszar za którym nie jest możliwa żadna obserwacja. Jest to granica czasoprzestrzeni, za którą każdy obiekt, nawet światło, ucieka z taką prędkością, że nie możne w żaden sposób wydostać się na zewnątrz. Chociaż mówi się o nim dość często, istnienie horyzontu zdarzeń nie zostało nigdy udowodnione.
– Naszym celem jest przeniesienie teoretycznej koncepcji horyzontu zdarzeń na pole doświadczeń naukowych i przekonanie się czy horyzont zdarzeń rzeczywiście istnieje – mówi Pawan Kumar, profesor astrofizyki z Uniwersytetu w Austin.
Uważa się, że niezwykle masywne czarne dziury znajdują się w centrum prawie każdej galaktyki. Jednak niektórzy badacze sugerują, że  jest tam coś zupełnie innego, jeszcze dziwniejszy supermasywny obiekt, który w jakiś sposób uniknął grawitacyjnego zapadnięcia się. Koncepcja oparta jest na założeniach zmodyfikowanych teorii ogólnej względności.
Podczas gdy czarna dziura jest pozbawiona jakiejkolwiek powierzchni, ten obiekt byłby pokryty bardzo twardą przestrzenią. Przyciągane doń gwiazdy nie byłyby więc wciągane, ale uderzałyby w tę powierzchnię i po prostu się rozbijały.
Prof. Kumar, jego student Wenbin Lu i Ramesh Narajan, teoretyk z Harvard-Smithsonian Center of Astrophysics opracowali test, sprawdzający która z koncepcji jest poprawna.
– Nie chodzi nam o to, żeby koniecznie udowodnić, że istnieje tam twarda powierzchnia – mówi prof. Kumar – ale o to, żeby rozszerzyć granice wiedzy i znaleźć konkretny dowód na to, że horyzont zdarzeń wokół czarnych dziur rzeczywiście istnieje.
Zespół ustalił, co byłoby widoczne w teleskopie, jeśli gwiazda rzeczywiście uderzałaby w twardą powierzchnię niezwykle masywnego obiektu znajdującego się w centrum pobliskiej galaktyki. Gaz rozbitej gwiazdy roztoczyłby się wokół obiektu, święcąc miesiącami, czy może nawet latami. Rozważono też, jak często takie zjawisko mogłoby być obserwowane. Nawet biorąc pod uwagę tylko największe, przekraczające 100 milionów mas Słońca, takich obiektów jest około miliona w obserwowalnym obszarze kilku miliardów lat świetlnych od Ziemi.
Do analizy zespół wykorzystał dane z hawajskiego teleskopu Pan-STARRS o długości 1,8 metra, który właśnie ukończył projekt obserwacji połowy nieba półkuli północnej. Przez trzy i pół roku teleskop zajmował się wyszukiwaniem rozbłysków – zjawisk, które gasły by po krótkim okresie świecenia. Zadaniem zespołu było odnalezienie w pozyskanym przez teleskop materiale rozbłysków o określonej jasności, które byłyby śladami zderzeń gwiazd i supermasywnych obiektów.
– Biorąc pod uwagę liczbę gwiazd, która wpada do czarnych dziur i liczbę czarnych dziur w pobliskich obszarach Wszechświata, obliczyliśmy ile rozbłysków tego typu powinien zarejestrować Pan-STARRS w okresie 3,5 roku. Jeśli teoria twardej powierzchni jest prawdziwa, powinno być ich więcej niż dziesięć – wyjaśnia Wenbin Lu.
Nie znaleziono ani jednego.
– Wyniki naszej pracy świadczą o tym, że większość, a być może wszystkie czarne dziury są otoczone horyzontem zdarzeń i że materia rzeczywiście znika z obserwowalnego świata, kiedy zostanie wciągnięta do tych egzotycznych obiektów – mówi Ramesh Narajan – Ogólna teoria względności znów pomyślnie przeszła próbę.
Żeby potwierdzić swoje wyniki, zespół badaczy chce teraz wykorzystać do obserwacji znacznie większy teleskop – mierzący 8,4 metra Large Synoptic Survey Telescope (LSST, budowany właśnie w Chile). Podobnie jak Pan-STARRS, ale ze znacznie większą czułością, LSST będzie skanował niebo w poszukiwaniu rozbłysków.

Źródło:
Badanie zostało opisane w czerwcowym numerze czasopisma Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Opracowano na podstawie artykułu Do stars fall quietly into black holes, or crash into something utterly unknown? w serwisie Phys.org