Družica XMM-Newton objavila novú triedu čiernych dier

Astronómovia objavili vo vzdialenej galaxii pomocou röntgenovej družice ESA s názvom XMM–Newton čiernu dieru s hmotnosťou viac než 500 hmotností Slnka – chýbajúcu spojnicu medzi ľahšími hviezdnymi (stelárnymi) čiernymi dierami a ťažšími superhmotnými čiernym dierami v jadrách galaxií. Tento objav je doposiaľ najlepším potvrdením novej triedy čiernych dier, ktorú vedci dlho hľadali: tzv. intermediálne čierne diery, teda čierne diery stredných hmotností. Objav urobil medzinárodný tím vedcov pracujúcich s dátami z družice XMM-Newton a vedie ho Sean Farrell z Centre d’Etude Spatiale des Rayonnements v Toulouse, Francúzsko. Stelárne čierne diery (ich hmotnosti sú v intervale od 3 do 20 hmotností Slnka) a superhmotné čierne diery (milióny až miliardy krát hmotnejšie než Slnko) boli známe už pomerne dávno. Kvôli veľkej medzere medzi týmito dvoma extrémami vedci uvažovali o existencii tretej, strednej triedy čiernych dier, s hmotnosťami stovky až stotisíce hmotností Slnka. Až doteraz neboli astronómovia schopní potvrdiť, či táto trieda stredne hmotných čiernych dier skutočne existuje. Farrellov tím analyzoval archívne dáta z družice XMM-Newton a hľadal neutrónové hviezdy a bielych trpaslíkov, keď zrazu „zakopli“ o najzvláštnejší objekt, ktorý bol pozorovaný 23 novembra 2004. Je označený HLX-1 (Hyper-Luminous X-ray source 1 = Hypersvietivý röntgenový zdroj č. 1) a nachádza sa v okrajovej časti galaxie ESO 243-49 vo vzdialenosti asi 290 miliónov svetlených rokov od nás. Ak je zdroj HLX-1 skutočne v tejto vzdialenej galaxii, je naozaj v röntgenovej oblasti veľmi svietivý, asi 260 miliónkrát svietivejší než naše Slnko. Pri analýze žiarenia vznikajúceho v zdroji HLX-1 tím zistil, že röntgenové žiarenie nie je v súlade s akýmkoľvek iným objektom než s čiernou dierou nasávajúcou materiál z okolia. Jeho jasnosť je príliš nízka na to, aby mohol byť v našej vlastnej Galaxii a neprítomnosť rádiového a optického žiarenia z polohy tohto zdroja spolu s pozorovaným röntgenovým spektrom nasvedčuje, že je veľmi nepravdepodobné, aby sa jednalo o vzdialenú galaxiu v pozadí. To znamená, že zdroj vyžarovania röntgenového žiarenia musí ležať v galaxii ESO 243-49. Poloha zdroja je však príliš ďaleko od galaktického centra na to, aby to mohla byť superhmotné čierna diera v jadre galaxie a je zasa príliš jasný na to, aby to bola stelárna čierna diera, hoci aj v maxime akrécie hmoty. Aby sa uistili, že ide naozaj o jeden astronomický objekt a nie o kopu niekoľkých slabších zdrojov, ktoré spoločne tak jasne žiaria, použili znova XMM-Newton na pozorovanie tohto objektu 28 novembra 2008, teda takmer presne po 4 rokoch. Keď porovnali obe pozorovania, zistili, že röntgenové žiarenie vznikajúce v HLX-1 sa značne menilo s časom a vyvodili z toho, že sa musí jednať o jediný objekt. Zistili ďalej, že jediné možné vysvetlenie jeho vysokej svietivosti je, ak objekt HLX-1 skrýva čiernu dieru s hmotnosťou viac než 500 hmotností Slnka. Iné fyzikálne vysvetlenie nie je pre pozorované údaje reálne. Zatiaľ bolo objavených niekoľko kandidátov na intermediálne čierne diery, ale tento je z nich najvýraznejší, pretože je takmer 10 krát svietivejší než ostatní. Takže Farrellov tím má v rukách zatiaľ najlepšiu detekciu intermediálnej čiernej diery. Hoci je už dávno známe, že stelárne čierne diery sú pozostatkami veľmi hmotných hviezd, stále nevieme ako vznikajú superhmotné čierne diery. Jeden z možných scenárov navrhuje splynutie intermediálnych čiernych dier. Na overenie takejto teórie je podstatné najskôr dokázať ich existenciu. Preto je takáto detekcia, aká bola získaná družicou XMM-Newton veľmi dôležitá. Pomôže pochopiť ako vznikajú superhmotné čierne diery. Tím už naplánoval na najbližšiu budúcnosť ďalšie pozorovania v röntgenovej, ultrafialovej, optickej, infračervenej a rádiovej oblasti, aby astronómovia mohli lepšie spoznať a pochopiť tento unikátny objekt.

RNDr. Zdeněk Komárek