Čierna diera vo hviezdokope v susednej galaxii

Pomocou ďalekohľadu VLT (Very Large Telescope, Cerro Paranal, Čile – systém štyroch 8,2 metrových ďalekohľadov) astronómovia objavili čiernu dieru, ktorú prezradil pohyb jej hviezdneho sprievodcu. Túto detekčnú metódu použili vedci na odhalenie čiernej diery hviezdnej hmotnosti ležiacej mimo našej Mliečnej cesty vôbec po prvý raz. Postup bude kľúčový pri pátraní po skrytých čiernych dierach v našej Galaxii aj mimo nej a mohol by pomôcť odhaliť, ako tieto záhadné objekty vznikajú a vyvíjajú sa. Novo objavená čierna diera bola nájdená v otvorenej hviezdokope NGC 1850, ktorú tvorí niekoľko tisíc hviezd a leží vo vzdialenosti približne 160 000 svetelných rokov od nás v malej susednej satelitnej galaxii – Veľkom Magellanovom oblaku. 

„Podobne ako Sherlock Holmes sledujúci skupinu zločincov na základe chýb, ktorých sa dopustili, tak aj my prezeráme každú jednotlivú hviezdu v tejto hviezdokope a s „lupou“ v ruke sa snažíme nájsť dôkazy prítomnosti čiernych dier, bez toho, aby sme ich  priamo zbadali,“ hovorí Sara Saracino (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Veľká Británia), vedúca výskumu, ktorého výsledky sú prezentované v článku prijatom na publikáciu v prestížnom vedeckom časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. „Uvedené výsledky síce „usvedčujú“ len jedného z hľadaných „páchateľov“, ale keď odhalíte jedného, ste na dobrej ceste nájsť ďalších, dokonca aj v iných hviezdokopách.“  Ukázalo sa, že prvý „usvedčený podozrivý“ je objekt asi 11-krát hmotnejší než Slnko. Nespochybniteľným dôkazom sa pre vedcov stalo jeho gravitačné pôsobenie na hviezdu s hmotnosťou 5 hmotností Slnka, ktorá okolo neho obieha.  Astronómovia už v minulosti zaznamenali takéto malé čierne diery hviezdnej hmotnosti aj v cudzích galaxiách. To však bolo na základe sledovania röntgenového žiarenia, ktoré vysiela hmota padajúca do čiernej diery, alebo prostredníctvom gravitačných vĺn vznikajúcich pri vzájomnej zrážke čiernych dier (alebo zrážke čiernej diery s neutrónovou hviezdou). Väčšina čiernych dier hviezdnej hmotnosti však o sebe nedáva vedieť ani röntgenovým žiarením ani gravitačnými vlnami. „Veľkú väčšinu týchto objektov je možné odhaliť len dynamicky,“ hovorí člen týmu Stefan Dreizler (Georg-August-University Göttingen, Nemecko). „Keď čierna diera tvorí systém s obyčajnou hviezdou, vzájomne ovplyvňujú svoj obežný pohyb a takéto sústavy môžeme nájsť našimi sofistikovanými prístrojmi.“ Dynamická metóda, ktorú použila Sara Saracino a jej tím, by mohla astronómom umožniť objav oveľa väčšieho počtu čiernych dier a pomôcť tak odhaliť ich tajomstvá. „Každá jednotlivá detekcia, ktorá sa nám podarí, bude dôležitá pre naše chápanie hviezdokôp a čiernych dier v nich,“ upozorňuje spoluautor štúdie Mark Gieles (University of Barcelona, Španielsko).  

Objav v NGC 1850 predstavuje prvý prípad, kedy sa podarilo objaviť čiernu dieru v takejto mladej hviezdokope (ktorá má asi len  100 miliónov rokov, čo je v astronomických meradlách času len okamih). Použitím tejto dynamickej metódy pri pozorovaní podobných hviezdokôp by mohol byť nájdený celý rad mladých čiernych dier, čo ďalej umožní získať nové informácie o ich vývoji. Porovnaním s väčšími exemplármi v starších hviezdokopách by astronómovia radi zistili, akým spôsobom tieto objekty „rastú“ prostredníctvom pohlcovania hviezd alebo vzájomným spájaním sa. Skúmanie demografie čiernych dier vo hviezdokopách tiež zlepší naše chápanie pôvodu zdrojov gravitačných vĺn.   Pri svojom výskume členovia tímu využili údaje zozbierané počas dvoch rokov pomocou pristroja MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), ktorý pracuje v spojení s ďalekohľadom VLT. „MUSE nám umožnil sledovať veľmi husté hviezdne polia, akými sú centrálne oblasti hviezdokôp, a analyzovať svetlo každej jednotlivej hviezdy ležiacej hoci aj v blízkosti stredu. Konečným výsledkom sú informácie o tisíckach hviezd na jedinom zábere, teda prinajmenšom 10-krát viac meraní než by sme získali akýmkoľvek iným prístrojom,“ vysvetľuje spoluautor štúdie Sebastian Kamann (Liverpool’s Astrophysics Research Institute), dlhodobo pracujúci s prístrojom MUSE. Vďaka tomuto postupu mohli členovia tímu zaznamenať neobvyklý pohyb hviezdy, ktorý upozornil na prítomnosť čiernej diery. Údaje z ďalších prístrojov – Experimentu pre gravitačné šošovkovanie (Optical Gravitational Lensing Experiment) University vo Varšave a kozmického teleskopu HST (Hubble Space Telescope) – vedcom následne umožnili zmerať hmotnosť čiernej diery a potvrdiť tak ich objav. Pomocou nového plánovaného ďalekohľadu ELT (Extremely Large Telescope) v Čile, ktorý by mal začať s pozorovaniami na konci tohto desaťročia, astronómovia budú schopní objaviť viac skrytých čiernych dier. „ELT prinesie skutočnú revolúciu do tohto oboru,“ dodáva Sara Sacarino. „Umožní nám pozorovať výrazne slabšie hviezdy v rovnakom zornom poli a taktiež hľadať čierne diery v guľových hviezdokopách obsahujúcich oveľa viac hviezd než otvorené hviezdokopy a nachádzajúcich sa aj v oveľa väčších vzdialenostiach." 

Publikované v časopise QUARK 2/2022, RNDr. Zdeněk Komárek

Obrázok v titulke: Vizualizácia čiernej diery deformujúcej blízku hviezdu v otvorenej hviezdokope NGC 1850

Obrázok nad článkom: Nová snímka Veľkého Magellanovho oblaku z ďalekohľadu VISTA

Zdroj obrázkov: ESO – European Southern Observatory (www.eso.org)