Cygnus X-1, albo czarna dziura i jej towarzysz
O czarnych dziurach słyszał praktycznie każdy, nie tylko ci z nas, którzy interesują się astronomią. Nie będzie przesadą, jak sądzę, że jednak mało kto zdaje sobie sprawę, czym jest ten obiekt. Czarna dziura to właściwie obszar czasoprzestrzeni, którego z uwagi na wpływ grawitacji nic nie może opuścić, w tym światło i informacja. Zgodnie z ogólną teorią względności, do jej powstania niezbędne jest nagromadzenie dostatecznie dużej masy w odpowiednio małej objętości. Czarną dziurę otacza matematycznie zdefiniowana powierzchnia nazywana horyzontem zdarzeń, która wyznacza granicę, której przekroczenie uniemożliwia wydostanie się do otaczającej przestrzeni. W uproszczeniu przyjmuje się, że obiekt ten nie promieniuje, skąd pochodzi określenie go jako czarnej dziury. Kwantowa teoria pola przewiduje, że czarne dziury emitują promieniowanie jak ciało doskonale czarne o niezerowej temperaturze. Temperatura ta jest odwrotnie proporcjonalna do masy czarnej dziury, co sprawia, że bardzo trudno je zaobserwować w wypadku czarnych dziur o masie gwiazdowej bądź większych.
Czarne dziury o masie gwiazdowej formują się w wyniku zapadania grawitacyjnego bardzo masywnych gwiazd pod koniec ich życia. Inną kategorią są supermasywne czarne dziury o masach przekraczających miliony mas Słońca.
Jako że czarnych dziur nie można obserwować bezpośrednio, o ich obecności wnioskuje się na podstawie ich oddziaływania z otaczającą materią oraz światłem i innymi rodzajami promieniowania elektromagnetycznego. Z rożnych powodów szczególnie wygodna dla obserwatora jest sytuacja, kiedy czarna dziura jest jednym z elementów układu podwójnego (lub wielokrotnego) i towarzyszy jej widzialna gwiazda, dużo bardziej dostępna naszym instrumentom. Przykładem takiego układu jest właśnie Cygnus X-1.
Obserwacje
10.05.2024, około godziny 22:00 - Katowice
warunki śródmiejsce, bardzo wysoki poziom zanieczyszczenia światłem
Tej nocy niebo było lekko zamglone, a wilgoć w powietrzu nie zachęcała do zbyt długiej obserwacji.
Cygnus X-1 jest rentgenowskim układe podwójnym odkrytym w 1964 i położonym w gwiazdozbiorze Łabędzia Cygnus. Obiekt ten znajduje się 6070 lat świetlnych od Ziemi. Cygnus X-1 jest najsilniejszym źródłem promieniowania rentgenowskiego widzianym z Ziemi.
Na układ składa się gwiazda HDE 226868 będąca błękitnym nadolbrzymem (widoczna na FOt.1) oraz czarna dziura. Składniki układu podwójnego obiegają się w odległości 0,2 jednostki astronomicznej, a więc trzeba przyznać, że jest to dosyć ciasny układ gwiazdowy. Masa czarnej dziury wynosi 15 M☉ i według pomiarów wiruje ona z prędkością około 800 obrotów na sekundę.
Bardzo silne promieniowanie - w tym rentgenowskie - jest emitowane najprawdopodobniej w procesie akrecji materii wyrywanej siłami grawitacyjnymi z widzialnej gwiazdy przez czarną dziurę. Materia ta spadając na czarną dziurę przyspiesza i ulega przy tym bardzo silnemu rozgrzaniu - cząstki przyspieszone do prędkości relatywistycznych stają się wtedy źródłem promieniowania.
W pobliżu obiektu Cygnus X-1 można zaobserwować charakterystyczną mgławicę zajmującą pozycję 101 w katalogu Sharplessa, nazywaną także Tulipanem.
Parametry fotografii 1:
- ZWO Seestar s50
- sumaryczny czas ekspozycji: 4 minuty (stackowane - 24x10s)
- zastosowano filtr, pozwalający na zmniejszenie wpływu sztucznego zanieczyszczenia światłem i świecenia atmosfery (wewnątrz urządzenia)
Literatura dodatkowa:
- Substyk M., Atlas nieba 2000.0, AstroCD, 2021, str. 22
- Susskind L., The black hole war: my battle with Stephen Hawking to make the world safe for quantum mechanics, Little, Brown, Nowy Jork, 2008
- Hawking S.W., A brief history of time, Bantam Books, Nowy Jork, 1998
Marek Ples