V404 Cygni jest układem podwójnym. Obiegająca ją gwiazda ma masę mniej więcej połowy masy Słońca. Stale ją traci, a materia w formie obłoków pyłu i gazu czasami opada na czarną dziurę. Rozgrzewa się tam do wysokich temperatur i emituje promieniowanie rentgenowskie, które zarejestrował teleskop Chandra.

Opublikowane zdjęcie to obraz powstały ze złożenia danych z różnych źródeł: obserwacji rentgenowskich nałożonych na zwykłe obserwacje optyczne, czyli obraz gwiazd widoczny przez teleskop.

Kiedy obserwowano V404 Cygni?

Obserwacji dokonano w 2015 roku, kiedy układ V404 Cygni rozbłysnął. Dzieje się tak wtedy, gdy na czarną dziurę opada materia z towarzyszącej jej gwiazdy. Tzw. echa tego rozbłysku, zanim dobiegły do nas, kilkakrotnie odbijały się od drobin kosmicznego pyłu, tworząc malownicze pierścienie. Zjawisko było niezwykle silne – by kolejny rozbłysk nie uszkodził teleskopu, trzeba było skierować go obok źródła.

Astrofizycy z Uniwersytetu Wisconsin w Madison przeanalizowali pięćdziesiąt obserwacji tego podwójnego układu przeprowadzonych w tym czasie. Szczególnie ucieszyło ich to, że powstałe pierścienie pozwalają obserwować kosmiczny pył. Trudno go badać, bo po prostu go nie widać, jeśli nie pada nań promieniowanie.

Co innego, gdy tak się dzieje. Prześwietlenie materii kosmicznej promieniami rentgenowskimi działa dokładnie tak samo jak na Ziemi. Różne pierwiastki i związki chemiczne pochłaniają i odbijają promieniowanie w różnych długościach fali i w różnym stopniu. Dzięki temu - podobnie jak skaner na lotnisku pozwala określić, co jest w środku bagażu - astronomowie mogli zajrzeć do środka obłoków kosmicznego pyłu.

Z czego składają się pierścienie wokół czarnej dziury

Okazało się, że pierścienie składają się z drobin krzemu i węgla, co opisano w 2016 roku. Zarówno węgiel, jak i krzem powstały w wybuchu supernowej, który doprowadził do utworzenia się czarnej dziury.

Średnica pierścieni zależy natomiast od odległości między obłokami pyłu a Ziemią – im znajdują się bliżej naszej planety, tym wydają się większe. Ich grubość związana jest zaś z długością rozbłysku. W tym przypadku pierścienie są cienkie, bo rozbłyski trwały krótko.

Poprzednie takie rozbłyski obserwowano w 1938, 1956 i 1989 roku. Są więc to rzadkie okazje, skrzętnie wykorzystywane przez naukowców.

Gdzie jeszcze można zobaczyć pierścienie?

Pierścienie powstają nie tylko wokół czarnych dziur. Obserwowano je również wokół układu podwójnego Circinus X-1, w których jednym ze składników jest masywna gwiazda neutronowa.

Innego rodzaju kosmiczne pierścienie można obserwować, gdy światło dochodzące do nas z odległych obiektów napotyka na swojej drodze supermasywną czarną dziurę. Ten mechanizm jednak jest inny – światło nie napotyka przeszkody, na której ulega rozproszeniu, lecz zakrzywia się na samej czasoprzestrzeni.

Tworzą się wtedy tak zwane pierścienie Einsteina – bowiem to jego teoria przewidziała, że czasoprzestrzeń może ulegać zakrzywieniu.

Źródło: NASA