We wszystkich centrach masywnych galaktyk znajdują się obiekty zwarte. Te z nich które są jasnymi źródłami promieniowania nazywane są aktywnymi centrami galaktyk. Autorzy pracy starają się rozwikłać zagadkę natury tych obiektów, zastanawiając się czy najlepszym wyjaśnieniem obserwowanych własności jest obecność czarnej dziury.
Jak zwarte są to obiekty, przekonaliśmy się dzięki niedawnym obserwacjom centrów galaktyki M87 oraz naszej galaktyki, to jest Drogi Mlecznej, przeprowadzonym przez kolaborację Teleskopu Horyzontu Zdarzeń (ang. Event Horizon Telescope, EHT). Okazało się, że brzeg słynnego obrazu jądra galaktyki M87 ma rozmiar porównywalny do orbity Neptuna, czyli najdalszej planety w Układzie Słoneczym. Biorąc pod uwagę, że w centrum obrazu znajduje się obiekt o masie miliardów mas Słońca, obserwowany rozmiar, w terminach astronomicznych, jest bardzo mały. Masa tego obiektu jest tak duża, że zgodnie z Ogólną Teorią Wzgledności Einsteina, światło może obiegać go po kołowej orbicie leżącej na wewnętrzym brzegu obrazu otrzymanego przez EHT.
Przyjęło się uważać się masywnymi obiektami w centrach galaktyk są czarne dziury. Przy takim założeniu łatwo jest wytłumaczyć wysoką jasność aktywnych galaktyk, przyjmując że źródłem promieniowania jest gaz ulegający kompresji oraz podgrzaniu w trakcie spadania na czarną dziurę. W takim modelu trudno jednak wyjaśnić niektóre obserwowane własności takich galaktyk. W szczególności, część opadającego materiału nie jest pochłaniana przez czarną dziurę, a jest odrzucana z nadzwyczaj wysoką prędkością sięgającą wielu tysięcy kilometrów na sekundę. Alternatywnym wyjaśnieniem jest istnienie bardzo masywnego, naładowanego elektrycznie i bardziej zwartego niż czarna dziura, bo prawie punktowego, obiektu. Taki obiekt jest nazywany nagą osobliwością, ponieważ nie posiada on horyzontu zdarzeń.
Włodek Kluźniak i Tomasz Krajewski z Centrum Astronomicznego im. M. Kopernika w Warszawie, autorzy pracy: "Outflows from Naked Singularities, Infall through the Black Hole Horizon: Hydrodynamic Simulations of Accretion in the Reissner-Nordström Space-Time", opublikowanej w the Physical Review Letters, przeprowadzili symulacje komputerowe procesu opadania gazu na takie obiekty. W przypadku centralnego obiektu zwartego będącego czarną dziurą, gaz jest szybko pochłaniany przekraczając horyzont zdarzeń (graniczną powierzchnię spod której nie może się on już wydostać). Nagie osobliwości nie posiadają horyzontu zdarzeń, pod którym materiał mógłby być trwale związany, ale posiadają inną niezwykłą własność: materia, która zbytnio zbliży się do nagiej osobliwości jest przez nią odpychana i może być w efekcie wyrzucona na dużą odlegość. Potrzebne są dalsze obserwacje oraz badania, aby wyjaśnić czy źródłami enegii w centrach aktywnych galaktych są nagie osobliwości.
Podpis wykresów:
Radialna składowa prędkości (w jednostkach prędkości światła c) materii opadającej na czarną dziurę (lewy panel) oraz opadającej na nagą osobliwość i przez nią wyrzucanej (prawy panel). Czarna dziura pochłania materię spadającą na jej horyzont zdarzeń. Naga osobliwość odrzuca cześć opadającej materii, która osiągnęła obszar odpychającej grawitacji, tworząc potężne wyrzuty materii. Czarne półkole pokrywa obszar ukryty pod horyzontem zdarzeń. Zielona przerywana linia oznacza granicę obszaru gdzie grawitacja efektywnie działa odpychająco.
Tekst: Tomasz Krajewski
Ilustracja: Włodzimierz Kluźniak i Tomasz Krajewski
