Tajemnicze promieniowanie

Ponad dwadzieścia lat temu dwa teleskopy umożliwiające obserwację nieba w zakresie promieniowania rentgenowskiego – HEAO-1 (High Energy Astronomy Observatory-1) i Exosat – dokonały intrygującego odkrycia. Rozległy obszar, rozciągający się między około dwoma stopniami pod oraz ponad płaszczyzną Galaktyki i 40 stopniami po obu stronach jej jądra, okazał się być silnym źródłem tak zwanego grzbietowego promieniowania rentgenowskiego, w dodatku rozproszonego.

Najprostsze wyjaśnienie, którym zadowalano się do tej pory, to hipoteza mówiąca o gorącym gazie uwięzionym w polu grawitacyjnym Galaktyki Drogi Mlecznej. Miałby pochodzić z wybuchu supernowej w centralnym regionie Galaktyki. Jednak, jak szybko zrozumieli astrofizycy, teoria taka jest trudna do utrzymania.

Pierwszym powodem jest to, że gaz zachowujący się zgodnie z poczynionymi obserwacjami musiałby mieć temperaturę przekraczającą sto milionów stopni. Nie udało się do tej pory znaleźć mechanizmu, który utrzymywałby go w takiej temperaturze. Drugim natomiast jest kwestia odnawiania jego zasobów. Nasza Galaktyka ma bowiem za małą masę – nawet wliczając całą możliwą czarną materię – aby utrzymać ten gaz w swoim polu grawitacyjnym i przeszkodzić w jego wypływie w formie galaktycznego wiatru. Wytłumaczenie odwołujące się do supernowych nie jest wystarczające – nie byłyby one w stanie zapewnić ciągłej obecności tak gorącego gazu i to w tej ilości.

Ale równocześnie już od jakiegoś czasu Mikhail Revnivtsev, Sergey Sasanov, Eugene Churazov, William Forman, Alexey Vikhlinin i znany laureat Nagrody Crafoorda 2008, Rashid Sunyaev, przypuszczali, że jeśli poprawiłaby się rozdzielczość obrazów uzyskanych w zakresie promieniowania X, to okazałoby się, że owo rozproszone promieniowanie w rzeczywistości pochodzi z bardzo wielu punktowych źródeł. Teraz należało już tylko znaleźć tak liczne obiekty emitujące silne promieniowanie rentgenowskie. W „Nature” ukazały się właśnie rezultaty tych poszukiwań – a dokładnie analizy dwunastu dni obserwacji dokonanych w obszarze znajdującym się nieco ponad dyskiem galaktycznym i mającym rozmiary zaledwie trzech procent Księżyca w pełni. Ponieważ fotografia w zakresie fal rentgenowskich na Ziemi jest niemożliwa, gdyż są one pochłaniane przez jej atmosferę, teleskopy pracujące w zakresie fal rentgenowskich wynosi się na orbitę. Teraz o pomoc poproszono rentgenowskie obserwatorium kosmiczne NASA, Chandrę. Taki obszar badań wybrano natomiast z dwóch powodów: szukano miejsca, w którym emisja będzie jeszcze wystarczająco intensywna i gdzie równocześnie nie będzie już wiele pyłu i gazu tłumiącego promieniowanie.

Wybór ten – nie zapominając oczywiście o cierpliwości astrofizyków i potędze instrumentów, w które wyposażona jest Chandra – przyniósł rezultaty. Naukowcy zakończyli badania odkryciem, że to „rozproszone promieniowanie” pochodzi tak naprawdę z wielkiej ilości punktowych źródeł emitujących promieniowanie X. W samym badanym obszarze naliczono ich 473; są one odpowiedzialne za około 80% obserwowanego promieniowania. Szacuje się więc, że poświata w płaszczyźnie całej Galaktyki jest wynikiem promieniowania milionów podobnych punktowych źródeł

Najprawdopodobniej źródła te to białe karły wchodzące w skład układów podwójnych. Czerpią one materię od swych towarzyszy i, coraz cięższe, pod wpływem swojej grawitacji jeszcze bardziej zapadają się i kurczą. W wyniku bardzo silnego ogrzewania się opadającej materii (nawet do dziesiątków milionów Kelwinów) powstaje emisja rentgenowska – a właściwie prawdziwe wybuchy rentgenowskie czyli tak zwane flary.

I znów do wyjaśnienia zagadki nie potrzeba było żadnego nowego zjawiska fizycznego. Okazało się po prostu, że bardzo poważnie nie doszacowaliśmy ilości rentgenowskich układów podwójnych w naszej Galaktyce.