Hviezda prezradila čiernu dieru v guľovej hviezdokope

Astronómovia využívajúci prístroj MUSE (spektrograf pre snímanie spektier viacerých objektov súčasne), ktorý pracuje v spojení s ďalekohľadom VLT (Very Large Telescope) na observatóriu ESO na Cerro Paranal v Čile, objavili vo vnútri guľovej hviezdokopy NGC 3201 hviezdu s veľmi zvláštnym správaním. Zdá sa, že obieha okolo čiernej diery asi 4-krát hmotnejšej než Slnko, ktorá by tak mohla byť prvou neaktívnou čiernou dierou objavenou v guľovej hviezdokope a prvou objavenou na základe priameho pozorovania jej gravitačného pôsobenia. Tento významný objav má zásadný dopad na naše chápanie formovania tohto typu hviezdokôp, čiernych dier a pôvodu javov sprevádzaných vyžiarením gravitačných vĺn. Guľové hviezdokopy sú mohutné sférické zoskupenia desiatok tisíc až stoviek tisíc hviezd a vyskytujú sa vo väčšine galaxií. Patria k najstarším známym systémom hviezd vo vesmíre a ich vznik je datovaný do samotných začiatkov vývoja galaxií, do obdobia približne pred 12 miliardami rokov. V súčasnosti je v našej Galaxii známych viac než 150 guľových hviezdokôp. Jedna z nich, s označením NGC 3201, sa na oblohe nachádza v južnom súhvezdí Plachty (lat. Vela) a nedávno bola skúmaná pomocou multiobjektového spektrografu MUSE a ďalekohľadu VLT. Medzinárodný vedecký tím objavil, že jedna z hviezd v tejto hviezdokope sa správa dosť neobvykle – s periódou 167 dní sa pohybuje smerom k nám a od nás rýchlosťou niekoľkých stoviek tisíc kilometrov za hodinu. Hlavný autor článku Benjamin Giesers (Georg-August-Universität Göttingen, SRN) bol správaním hviezdy naozaj zaskočený: „Hviezda obieha okolo niečoho, čo je úplne neviditeľné a čo pritom musí mať hmotnosť štyrikrát väčšiu než Slnko – takže to môže byť jedine čierna diera! Prvá čierna diera, ktorá bola objavená v guľovej hviezdokope priamym pozorovaním jej gravitačného pôsobenia." Vzťah medzi čiernymi dierami a guľovými hviezdokopami je dôležitý, ale dosiaľ zahalený tajomstvom. Vzhľadom na hmotnosť a značný vek týchto hviezdokôp sa predpokladá, že sa v nich vytvorilo veľké množstvo čiernych dier hviezdnej hmotnosti – vznikali počas vývoja hviezdokopy následkom explózie a kolapsu v záverečnej fáze života hmotných hviezd. Prístroj MUSE astronómom dáva unikátnu možnosť merať pohyby tisícov vzdialených hviezd vo hviezdokope naraz. Týmto objavom sa vedeckému tímu po prvý raz podarilo v srdci guľovej hviezdokopy detegovať prítomnosť neaktívnej čiernej diery – teda takej, ktorá v súčasnosti nepohlcuje žiadnu hmotu a nie je preto obklopená žiariacim diskom plynu. Na základe meraní pohybu hviezdy, ktorá krúži okolo čiernej diery zachytená jej gravitáciou, boli vedci schopní odhadnúť hmotnosť čiernej diery. Na základe pozorovaných vlastností hviezdy astronómovia vypočítali, že ide o hviezdu s hmotnosťou asi 0,8 hmotnosti Slnka. Hmotnosť druhej, tajomnej, zložky tohto systému určili na 4,36 hmotnosti Slnka – je teda takmer isté, že ide o čiernu dieru. Nedávne pozorovania rádiových a röntgenových zdrojov v guľových hviezdokopách, rovnako ako zachytenie gravitačných vĺn vytvorených pri splynutí dvoch čiernych dier s hviezdnou hmotnosťou, naznačujú, že tieto relatívne malé čierne diery môžu byť v guľových hviezdokopách oveľa početnejšie, než sme si doteraz mysleli. Benjamin Giesers dodáva: „Do nedávnej doby sa predpokladalo, že takmer všetky čierne diery by sa z guľových hviezdokôp mali rýchle vytratiť. Systém, ako je tento, by v podstate nemal existovať! To však zrejme nie je pravda – naše pozorovanie je prvou priamou detekciou gravitačného pôsobenia čiernej diery s hviezdnou hmotnosťou v guľovej hviezdokope. Tento objav pomôže pochopiť proces formovania guľových hviezdokôp a vývoja čiernych dier v dvojhviezdnych systémoch – čo je veľmi dôležité predovšetkým v kontexte chápania zdrojov gravitačných vĺn."

Publikované v časopise QUARK, apríl 2018, RNDr. Zdeněk Komárek

Zdroj obrázkov: ESO