Žybsniai Galaktikos centre (III)

Pirmuose dviejuose ciklo įrašuose pristačiau žybsnių, sklindančių iš mūsų Galaktikos centre esančios juodosios skylės Sgr A*, fenomeną, kai kuriuos jų spinduliuotės spektro modelius, ir vieną idėją, kuria remdamiesi neseniai parašėme straipsnį, dabar jau priimtą spausdinti į mokslinį žurnalą MNRAS. Dar liko pristatyti vieną tos idėjos aspektą – kas atsitinka, kai prie Sgr A* labai arti priartėja planeta, o ne asteroidas. Taip pat su tuo susijusi ir neseniai pasirodžiusi naujiena apie labai arti centro aptiktą dujų debesį.

Asteroidui lemta tapti žybsniu tada, kai jis priartėja per maždaug vieną astronominį vienetą nuo Sgr A*. Aplink juodąją skylę arčiau nei tokiu atstumu dar yra akrecinio srauto dujų, kurių masė (~10^20 kg) sudaro maždaug vieną tūkstantąją Mėnulio masės. Jei asteroido masė yra gerokai mažesnė už šią dujų masę, jo suirimo, garavimo ir spinduliavimo procesas vyksta taip, kaip aprašiau praeitame įraše. Tačiau jei asteroido masė yra panaši, arba netgi didesnė, už dujų masę, situacija tampa gerokai sudėtingesnė, nes dujos subyrėjusio asteroido beveik nebegali paveikti. Taip atsitinka, jei asteroido skersmuo viršija maždaug 500 kilometrų. Tokių asteroidų turėtų būti labai nedaug, ir juos jau beveik galima vadinti nykštukinėmis planetomis, tačiau kartkartėmis į Sgr A* prieigas užklysta ir jie. Deja, jų praskriejimas yra gerokai mažiau įspūdingas, nei galėtų pasirodyti. Subyrėjęs asteroidas šiek tiek nugaruoja, tačiau vis dar kietos liekanos yra garinamos taip neefektyviai, jog didžioji jų dalis išlekia tolyn beveik nepakitusia orbita. Spinduliuotė, sklindanti iš Sgr A*, šiek tiek greičiausiai padidėja, tačiau tikrai ne žymiai daugiau, nei „suvalgius“ kelių dešimčių kilometrų skersmens asteroidą. Tokia pati situacija yra ir su uolinėmis, į Žemę panašiomis, planetomis.

Įdomiau būna tada, kai prie Sgr A* priartėja žvaigždė arba dujinė planeta. Iš dujų sudaryto kūno forma palaikoma tik gravitacijos, bet ne cheminių jungčių, kaip uolinėje planetoje ar asteroide. Taigi juodosios skylės gravitacijos suardytas dujinis kūnas neturi išgaruoti, kad papildytų akrecinį srautą. Žinoma, tam, kad dujos pradėtų suktis aplink Sgr A*, o ne išlėktų tolyn, jos turi prarasti daug kinetinės energijos. Tai pasiekiama dėl energijos persiskirstymo tarp buvusios planetos ar žvaigždės dalių, ir galutinis rezultatas yra toks, kad maždaug pusė planetos išskrieja tolyn, o pusė prisijungia prie akrecinio srauto; šis procesas įvyksta per kelias dešimtis metų. Turint omeny, jog dujinės planetos yra dešimtis kartų masyvesnės už Žemę, ką jau kalbėti apie Mėnulį, akrecijos sparta padidėja tūkstančius kartų ir toks padidėjimas tęsiasi dešimtmečius. Suvalgiusi dujinę planetą arba žvaigždę, Sgr A* turėtų ilgą laiką spindėti gerokai ryškiau, nei dabar, ir turbūt pakistų jos spektras. Galaktikos centre esančių molekulinių debesų stebėjimai leidžia spręsti, jog maždaug prieš 100 metų kažkas panašaus ir įvyko – Sgr A* šviesis bent jau rentgeno spindulių diapazone buvo padidėjęs milijoną kartų, o visas šviesis galėjo dabartinį viršyti maždaug dešimt-šimtą tūkstančių kartų. Pagal mūsų modelį, taip galėjo atsitikti, jei Sgr A* tada „suvalgė“ maždaug Jupiterio dydžio planetą.

Dar vienas objektas, galintis pakeisti Sgr A* akrecijos savybes, yra dujų debesis. Vienas toks debesis ne per seniausiai kaip tik aptiktas mūsų Galaktikos centre, jau dabar labai arti juodosios skylės, ir vis dar prie jos artėjantis. Straipsnyje, kuris bus išspausdintas žurnale „Nature“, pateikiama ir labai tiksliai apskaičiuota debesies orbita, pagal kurią jis priartės per mažiau nei 300 astronominių vienetų nuo Sgr A*. Nors tai yra gerokai didesnis atstumas, nei reikalingas sudraskyti į skutelius žvaigždę, planetą ar asteroidą, bet debesies tankis yra gerokai mažesnis, taigi juodosios skylės gravitacija jį ardo jau dabar, o po pusantrų metų, kai debesis pasieks arčiausią centrui tašką, šis procesas tik dar labiau sustiprės. Taigi yra daug šansų, jog per artimiausius keletą metų pusė debesies, t.y. maždaug pusantros Žemės masės dujų kiekis, prisijungs prie akrecinio srauto. Vėliau keletą dešimtmečių Sgr A* šviesis turėtų būti didesnis, nei dabar; jis nepadidės tūkstančius kartų, kaip surijus Jupiterio dydžio planetą, bet kokius dešimt kartų gali pašokti. Jei mūsų modelis yra teisingas, tai reikš, kad pavienių žybsnių skaičius sumažės taip pat maždaug dešimteriopai, nes mažiausias asteroido, sukeliančio matomą žybsnį, dydis padidės, taigi tokių asteroidų pasitaikys rečiau. Jau po keleto metų atsiras galimybė šį modelį patikrinti, taip pat sužinoti gerokai daugiau apie akrecinio srauto prie mūsų Galaktikos juodosios skylės savybes.

Laiqualasse

7 komentarai

  1. Tikrai įdomu buvo perskaityti šį straipsnių ciklą!

    Galima sužinoti kiek laiko truko tokios teorijos atsiradimas, pradedant nuo gautų duomenų ir baigiant straipsnio parašymu? :]

    Pats studijuoju gan panašų dalyką – fiziką ir astronomiją, pirmas kursas, tad dar nesuvokiu kiek laiko prireikia tokių modelių sukūrimui.

    ačiū.

    1. Žybsniai Galaktikos centro juodojoje skylėje atrasti 2001 metais rentgeno spinduliuose ir 2003 metais infraraudonuosiuose. Apie idėją, kad tai gali būti asteroidų tirpimo ir garavimo efektas, man užsiminė doktorantūros vadovas 2010-ųjų metų viduryje. Rimtai prie šito projekto prisėdau maždaug prieš metus (iki tol buvau tik atlikęs keletą labai pirminių skaičiavimų, iš kurių supratome, kad verta mąstyti toliau) ir per ~8 mėnesius parašėme straipsnį. Nesėdėjau prie šito straipsnio visą darbo laiką, pakeliui dirbau ir prie kitų projektų, bet žymiai greičiau turbūt nebūtų pavykę net ir skiriant daugiau laiko.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *