Nový objev nejhmotnější spící černé díry v naší galaxii
Foto: ESO/L. Calçada/Tiskový zdrojAstronomové identifikovali dosud nejhmotnější hvězdnou černou díru objevenou v galaxii Mléčné dráhy. Tato černá díra byla spatřena v datech z mise Gaia Evropské vesmírné agentury, protože vyvolává zvláštní „kolísavý“ pohyb na doprovodnou hvězdu, která kolem ní obíhá. K ověření hmotnosti černé díry byla použita data z velmi velkého dalekohledu Evropské jižní observatoře (ESO’s VLT) a dalších pozemních observatoří. Hmotnost černé díry tak byla působivě 33krát větší než hmotnost Slunce.
Hvězdné černé díry vznikají kolapsem masivních hvězd a ty, které byly dosud identifikovány v Mléčné dráze, jsou v průměru asi desetkrát hmotnější než Slunce. Dokonce i další nejhmotnější známá hvězdná černá díra v naší Galaxii, Cygnus X-1, dosahuje pouze 21 hmotností Slunce, takže toto nové pozorování o hmotnosti 33 hmotností Slunce je výjimečné [1].
Je pozoruhodné, že tato černá díra je také extrémně blízko nás. Nachází se ve vzdálenosti pouhých 2000 světelných let v souhvězdí Aquily a je to druhá nejbližší známá černá díra k Zemi. Nazvaný Gaia BH3 nebo zkráceně BH3 byl nalezen, když tým zkoumal pozorování Gaia v rámci přípravy na nadcházející vydání dat. „Nikdo neočekával, že najde poblíž číhající černou díru o vysoké hmotnosti, dosud nezjištěnou,“ říká člen spolupráce Gaia Pasquale Panuzzo, astronom z Observatoire de Paris, která je součástí francouzského Národního centra pro vědecký výzkum (CNRS). „To je ten druh objevu, který uděláte jednou za svůj výzkumný život.“
K potvrzení svého objevu použili spoluprácovníci projektu Gaia data z pozemních observatoří, včetně z přístroje Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES ) na VLT ESO, který se nachází v chilské poušti Atacama [2]. Tato pozorování odhalila klíčové vlastnosti doprovodné hvězdy, což spolu s daty Gaia umožnilo astronomům přesně změřit hmotnost BH3.
Astronomové našli podobně masivní černé díry mimo naši galaxii (pomocí jiné detekční metody) a domnívali se, že mohou vzniknout kolapsem hvězd s velmi malým počtem prvků těžších než vodík a helium v jejich chemickém složení. Předpokládá se, že tyto takzvané hvězdy chudé na kov ztrácejí během svého života méně hmoty, a proto jim zbývá více materiálu, aby mohly po své smrti vytvářet vysoce hmotné černé díry. Ale důkazy, které by přímo spojovaly hvězdy chudé na kovy s vysoce hmotnými černými dírami, dosud chyběly.
Hvězdy v párech mívají podobné složení, což znamená, že společník BH3 má důležitá vodítka o hvězdě, která se zhroutila a vytvořila tuto výjimečnou černou díru. Data UVES ukázala, že společník je hvězda velmi chudá na kovy, což naznačuje, že hvězda, která se zhroutila za vzniku BH3, byla také chudá na kov. Přesně jak se předpovídalo.
Výzkumná studie vedená Panuzzem je dnes publikována v Astronomy & Astrophysics. „Udělali jsme výjimečný krok a publikovali jsme tento článek na základě předběžných údajů před nadcházejícím vydáním Gaia kvůli jedinečné povaze objevu,“ říká spoluautorka Elisabetta Caffau, rovněž členka spolupráce Gaia z CNRS Observatoire de Paris. Včasné zpřístupnění dat umožní dalším astronomům začít studovat tuto černou díru hned teď, aniž by čekali na úplné zveřejnění dat, plánované nejdříve na konec roku 2025.
Další pozorování tohoto systému by mohlo odhalit více o jeho historii a o samotné černé díře. Například přístroj GRAVITY na VLT Interferometru ESO, by mohl astronomům pomoci zjistit, zda tato černá díra stahuje hmotu ze svého okolí a lépe porozumět tomuto vzrušujícímu objektu.
Poznámky
[1] Toto není nejhmotnější černá díra v naší galaxii – tento název patří Sagittarius A*, supermasivní černé díře v centru Mléčné dráhy, která má asi čtyři miliony hmotností Slunce. Ale Gaia BH3 je nejhmotnější známá černá díra v Mléčné dráze, která vznikla kolapsem hvězdy.
[2] Kromě UVES na VLT ESO se studie opírala o data z: spektrografu HERMES na Mercatorově dalekohledu provozovaném v La Palma (Španělsko) Leuvenskou univerzitou v Belgii ve spolupráci s observatoří Ženevské univerzity ve Švýcarsku; a vysoce přesný spektrograf SOPHIE na Observatoire de Haute-Provence – OSU Institut Pythéas.
Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS, výzkum byl prezentován v článku pod nazvaném „Objev spící černé díry o sluneční hmotnosti 33 v astrometrii Gaia před vydáním“, který se objeví v Astronomy & Astrophysics.