Polsko-litewskie polowanie na czarne dziury

W ramach rozpoczynającego się właśnie projektu badawczego astronomowie z Warszawy i Wilna będą poszukiwać czarnych dziur, które powinny znajdować się w Drodze Mlecznej.

"Tak naprawdę do tej pory w całym Wszechświecie znaleziono zaledwie kilkadziesiąt niedużych, tzw. gwiazdowych czarnych dziur - przyznaje w rozmowie z PAP dr hab. Łukasz Wyrzykowski z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego, lider projektu. - Tymczasem w samej tylko naszej Galaktyce powinno być ich dziesiątki milionów!"

Mała liczba odkrytych gwiazdowych czarnych dziur to zresztą tylko jeden przykład pokazujący, że w istocie o tych obiektach wciąż niewiele wiemy. "Pierwsze znane nam czarne dziury znaleziono w promieniach rentgena z obserwatoriów kosmicznych: ciągle +podjadają+ one swoich gwiazdowych towarzyszy, dzięki czemu emitują wysokoenergetyczne promieniowane. Natomiast zupełnie inne czarne dziury wykryto w 2015 roku za pomocą detekcji fal grawitacyjnych: układ dwóch masywnych czarnych dziur w trakcie łączenia się i tworzenia jeszcze jednej, cięższej" - przypomina dr Wyrzykowski.

Polsko-litewska grupa badawcza do poszukiwań czarnych dziur chce zastosować metodę mikrosoczewkowania grawitacyjnego. "Jest to nasza polska specjalność: od ponad 25 lat stosowana jest przez polski program OGLE, przede wszystkim do poszukiwania planet. My chcemy rozszerzyć ją na czarne dziury" - mówi badacz.

Mikrosoczewkowanie korzysta z tego, że masywne obiekty - jak np. planety czy właśnie czarne dziury - zakrzywiają czasoprzestrzeń w taki sposób, że światło znajdujących się za nimi gwiazd zostaje w charakterystyczny sposób zakrzywione. Istnieje jednak pewien problem: czarne dziury są znacznie trudniejsze do wykrycia niż planety.

"Wynika to z tego, że obserwacje naziemne nie wystarczają, aby jednoznacznie określić naturę uchwyconego zjawiska: masywna i szybka czarna dziura będzie w tych danych wyglądała identycznie jak zwykła gwiazda poruszająca się powoli" - tłumaczy dr Wyrzykowski. Astronomowie muszą więc uzupełnić posiadane informacje danymi pochodzącymi z obserwacji orbitalnych. W sukurs przychodzi im tutaj europejska misja Gaia, w ramach której wysłany przez Europejską Agencję Kosmiczną satelita wykonuje precyzyjne pomiary pozycji gwiazd. Dopiero połączenie tych dwóch źródeł danych daje nadzieję na jednoznaczne wykrycie czarnych dziur.

Grupie, którą kieruje dr Wyrzykowski, udało się zdobyć w tym roku grant na swoją działalność w ramach konkursu Narodowego Centrum Nauki DAINA. "Polscy i litewscy astronomowie są jednymi z najbardziej doświadczonych obserwatorów gwiazd w całej Europie. Ze stroną litewską współpracowaliśmy już przy wielu obserwacjach, więc kiedy nadarzyła się okazja sformalizowania tej współpracy - postanowiliśmy to zrobić" - opowiada rozmówca PAP. Liderem grupy litewskiej jest dr Marius Maskoliunas z Uniwersytetu w Wilnie.

"Szukając zjawisk tymczasowych, takich jak np. supernowe, trzeba obserwować całe niebo, ponieważ nie da się przewidzieć, gdzie i kiedy się pojawią. Tak samo jest w przypadku wywołanego przez czarne dziury zjawiska mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Dlatego musimy mieć w pogotowiu międzynarodową grupę obserwatorów" - podkreśla dr Wyrzykowski.

W ramach projektu astronomowie chcą stworzyć sieć obserwatoriów, które będą prowadzić skoordynowane obserwacje zjawisk rejestrowanych również przez satelitę Gaia. "Będziemy oczywiście korzystać z teleskopów znajdujących się w Chile czy na Wyspach Kanaryjskich, czyli w najlepszych miejscach do prowadzenia obserwacji astronomicznych" - mówi badacz.

To nie one mają być jednak podstawą sieci obserwatoriów, ale niewielkie teleskopy europejskie. "W Europie jest bardzo dużo małych teleskopów, o średnicy poniżej jednego metra. Choć niektóre z nich zostało wybudowanych nawet 100 lat temu, są to wciąż doskonałe instrumenty. Współcześnie budowane teleskopy często są od nich znacznie gorsze, jeśli chodzi o precyzję optyki" - tłumaczy dr Wyrzykowski.

Ponadto z Europy bardzo dobrze widać północną część Drogi Mlecznej - a właśnie w dysku naszej Galaktyki najlepiej poszukiwać czarnych dziur, gdyż zjawisko mikrosoczewkowania pojawia się w niej średnio raz na miesiąc. "Mimo tego, że warunki pogodowe w Europie nie są najlepsze do prowadzenia obserwacji astronomicznych, dzięki obszerności sieci obserwatoriów będzie możliwe zbieranie danych praktycznie każdej nocy" - dodaje badacz.

PAP - Nauka w Polsce

autorka: Katarzyna Florencka