„NASA pirmą kartą pamatė, kaip kažkas išlenda iš juodosios skylės“: ažiotažą kelianti naujiena ir kas iš tikro čia nutiko?

Visų pirma, tai nėra ypatingai naujas atradimas – jis publikuotas prieš daugiau nei dvejus metus; nemokamą straipsnio versiją rasite arXiv.

Stebėjimai atlikti dar metais anksčiau, 2014-ųjų rugpjūčio-rugsėjo mėnesiais. Stebėjimų taikinys buvo galaktika kataloginiu pavadinimu Markariano 335 – kiek daugiau nei per 100 megaparsekų nutolusi aktyvi galaktika. Aktyvios galaktikos taip vadinamos todėl, kad jų centre esanti supermasyvi juodoji skylė sparčiai (aktyviai) ryja dujas, o dujos krisdamos švyti taip ryškiai, kad centrinis spinduliuotės šaltinis ryškumu prilygsta arba pranoksta visos galaktikos žvaigždes.

Aktyvios galaktikos skleidžia daug ultravioletinės ir rentgeno spinduliuotės, ir ši spinduliuotė nėra visą laiką vienoda. Kartais ji paryškėja, kartais susilpnėja, taip pat nuolatos kinta ir jos spektras – kitaip tariant, vienu metu gali sustiprėti ultravioletinė spinduliuotė, kitu – rentgeno, dar kitu – radijo ir panašiai. Pokyčius nulemia įvairūs procesai, vykstantys aplink juodąją skylę, kur dujos yra susitelkusios į įvairias struktūras. Šių struktūrų judėjimas ir savybių kitimas nulemia ir spinduliuotės kitimą, o spinduliuotės analizė yra vienintelis būdas, kaip galime tyrinėti, kas ten vyksta ir patikrinti susidarytus teorinius modelius. Todėl kiekvienas ryškesnis žybsnis yra analizuojamas ir, jei tik įmanoma, stengiamasi jį stebėti įvairiuose bangų ruožuose.

Kažkas panašaus nutiko ir 2014 metų rugpjūčio pabaigoje. Swift kosminis teleskopas užfiksavo, kad Markariano 335 ėmė spinduliuoti beveik dešimt kartų daugiau rentgeno fotonų, nei vidutiniškai per paskutinius metus. Po poros savaičių į šią galaktiką nukrypo kitos rentgeno observatorijos NuSTAR akis – tuo metu rentgeno spinduliuotės žybsnis jau buvo kiek aprimęs, bet vis dar daug didesnis, nei ankstesnių metų vidurkis. Tada sekė stebėjimų duomenų analizė, kuri leido susidaryti vaizdą, kas gi ten įvyko.

Susidarytas vaizdas – kitaip tariant, modelis, paaiškinantis stebėjimų duomenis – yra toks. Žybsnis kilo dėl to, kad iš juodosios skylės prieigų labai dideliu greičiu maždaug mūsų link buvo išmestas karštų dujų gumulas, iki tol buvęs juodosios skylės vainiko dalimi. Vainikas yra retų labai karštų dujų apvalkalas, gaubiantis daugumą aktyvių juodųjų skylių. Šios dujos ir skleidžia rentgeno spindulius, taip pat šiek tiek įkaitina aplink juodąją skylę besisukantį tankų šaltesnių dujų diską. Labai daug apie vainiką galima spręsti būtent iš rentgeno spindulių, atsispindinčių nuo disko.

Markariano 335 atveju vainiko medžiagos pabėgimą parodė tai, kad staiga labai stipriai sumažėjo atsispindinčios rentgeno spinduliuotės dalis. Dideliu greičiu nuo disko tolstanti medžiaga daugiau spinduliuotės skleidžia judėjimo kryptimi, negu priešinga – taigi mes matėme tą medžiagą spinduliuojant ryškiai, o diską pasiekė tik labai nedidelė jos spinduliuotės dalis.

Ši analizė leido įvertinti ir medžiagos pabėgimo greitį – apie 20% šviesos greičio. Taip pat paaiškėjo, kad bendra spinduliuojama energija žybsnio metu pakito labai nežymiai – galaktikos branduolys ėmė spinduliuoti daugiau rentgeno fotonų, bet jų vidutinė energija buvo mažesnė, nei ramybės metu.

Žybsniai stebimi ir kituose aktyviuose branduoliuose, bet iki šiol nepavyko nei vieno stebėti taip detaliai, kad pavyktų išsiaiškinti, kaip jo metu gali judėti medžiaga juodosios skylės apylinkėse. Taigi nežinome ir to, ar vainiko pabėgimas yra tipinis reiškinys žybsnio metu, ar išskirtinis. Bet ateityje duomenų surinksime daugiau, stebėsime žybsnius kitose galaktikose ir šitą išsiaiškinsime.

Taigi iš dalies žiniasklaidos antraštės yra teisingos – mokslininkai pirmą kartą gavo įrodymų, jog prie aktyvios juodosios skylės vyksta toks procesas (vainiko pabėgimas) ir kad jis sukelia žybsnį. Bet tai nėra „pabėgimas iš juodosios skylės“, nes niekas iš už įvykių horizonto ribų nepabėga. Taip pat, labai griežtai kalbant, negalima sakyti ir kad pabėgimas buvo stebimas – apie pabėgimą padaryta išvada, nagrinėjant stebėjimų duomenis, kuriuose jokio judėjimo tiesiogiai pamatyti neįmanoma, įmanoma sekti tik galaktikos centrinės dalies šviesio kitimą. Bet ir to užtenka, kad gana gerai suprastume, kokie įdomūs reiškiniai ten vyksta.

Beje, NASA pranešime spaudai apie įvykį ir atradimą parašyta labai ramiai, be sensacionalizmo. Ten rasite ir šiek tiek daugiau informacijos, nei mano aiškinime.