Najbližší a najtesnejší pár superhmotných čiernych dier

Pomocou ďalekohľadu VLT (Very Large Telescope – 4 ďalekohľady, každý s priemerom 8,2 m) na Cerro Paranal patriaceho Európskemu južnému observatóriu (ESO) astronómovia odhalili zatiaľ najbližší známy pár superhmotných čiernych dier. Dve čierne diery navyše delí od seba navzájom oveľa menšia vzdialenosť, než u akéhokoľvek iného dosiaľ objaveného systému tohto typu. Dvojica skončí svoju existenciu splynutím do jednej obrej čiernej diery. Pár týchto superhmotných čiernych dier leží v galaxii NGC 7727 vzdialenej od nás asi 89 miliónov svetelných rokov, ktorá sa na oblohe nachádza v súhvezdí Vodnára. Aj keď sa to môže zdať ďaleko, predchádzajúci rekord, 470 miliónov svetelných rokov, prekonala táto dvojica so značným náskokom a stala sa najbližším známym viazaným systémom superhmotných čiernych dier.

Superhmotné čierne diery sa ukrývajú v centrách hmotných galaxií a pokiaľ  dve také galaxie splynú, ocitnú sa aj čierne diery na „kolíznom kurze“. Pár v galaxii NGC 7727 prekonal aj doteraz platný rekord najmenšej vzájomnej vzdialenosti – tieto dve čierne diery sa nachádzajú len asi 1 600 svetelných rokov od seba. „Po prvý krát sa nám podarilo nájsť dve superhmotné čierne diery tak blízko k sebe. Je to menej než polovica doterajšieho rekordu,“ upozorňuje astronómka Karina Voggel(ová) (Strasbourg Observatory, Francúzsko), hlavná autorka štúdie publikovanej vo vedeckom časopise Astronomy & Astrophysics. „Malá vzdialenosť a vzájomná rýchlosť obehu týchto dvoch čiernych dier ukazuje, že sa nakoniec spoja do jednej obrej, a to v priebehu nasledujúcich 250 miliónov rokov,“ dopĺňa spoluautor práce profesor Holger Baumgardt (University of Queensland, Austrália). Vzájomné splývanie čiernych dier tejto veľkosti by mohlo vysvetľovať, akým spôsobom vznikli vôbec najhmotnejšie objekty tohto typu vo vesmíre. Karina Voggel(ová) a jej tím boli schopní určiť hmotnosti oboch zložiek objavenej dvojice a to pomocou sledovania ich gravitačného pôsobenia na pohyb hviezd v ich okolí. Väčšia čierna diera leží v samotnom jadre galaxie NGC 7727 a jej hmotnosť bola určená na takmer 154 miliónov hmotností Slnka. Jej sprievodca je o dosť „ľahší“, jeho hmotnosť je asi 6,3 milióna hmotností Slnka. Touto metódou boli hmotnosti zložiek páru superhmotných čiernych dier určené takisto po prvý raz. Umožnila to relatívne malá vzdialenosť materskej galaxie, ale aj detailné pozorovania, ktoré členovia tímu získali pomocou prístroja MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) pracujúceho v spojení s ďalekohľadom VLT.

Hlavná autorka štúdie sa s prístrojom naučila pracovať počas svojej študentskej stáže v ESO. Meranie hmotností pomocou MUSE a využitie ďalších dát získaných ďalekohľadom HST (Hubble Space Telescope), vedcom umožnilo potvrdiť, že objekty v galaxii NGC 7727 sú skutočne čierne diery. Astronómovia predpokladali, že táto galaxia obsahuje dve veľké čierne diery. Až doposiaľ ale neboli schopní potvrdiť ich prítomnosť, pretože nepozorovali veľké množstvo žiarenia s vysokou energiou prichádzajúce z ich bezprostrednej blízkosti, ktoré by ich inak prezradilo. „Naše závery naznačujú, že by vo vesmíre mohlo existovať oveľa viac týchto reliktov galaktických zrážok a tie by mohli skrývať množstvo čiernych dier, ktoré stále čakajú na objavenie,“ hovorí Karina Voggel(ová). „Celkový počet známych superhmotných čiernych dier v blízkom okolitom vesmíre by sa tak mohol zvýšiť až o 30 %.“ Predpokladá sa, že pri hľadaní podobných skrytých párov superhmotných čiernych dier prinesie značný pokrok budúci ďalekohľad ELT (Extremely Large Telescope, priemer objektívu 39,3 metra) na Cerro Armazones v Čile, ktorý by mal začať s pozorovaniami na konci tohto desaťročia. „Toto pozorovanie je len začiatok,“ dodáva spoluautor práce, astronóm Steffen Mieske (ESO, Čile, vedúci vedeckých operácií observatória na Cerro Paranal). „S ďalekohľadom ELT budeme schopní podobné objekty objavovať na väčšie vzdialenosti. ELT bude pre pochopenie týchto objektov zásadný.“

Publikované v časopise QUARK 3/2022, RNDr. Zdeněk Komárek

Zdroj obrázka: www.eso.org (ESO)

Text k obrázku nad článkom:  Detailný (vľavo) a širokouhlý (vpravo) pohľad na dvojicu jadier galaxie NGC 7727. Galaxia sa nachádza asi 89 miliónov svetelných rokov od nás a na oblohe ju nájdeme v súhvezdí Vodnára. Každé z jadier má vo svojom strede superhmotnú čiernu dieru, ktorá je obklopená  početnou skupinou hviezd. Snímka vľavo bola získaná prístrojom MUSE a ďalekohľadom VLT na observatóriu na Cerro Paranal v Čile. Snímku vpravo získal ďalekohľad VST (VLT Survey Telescope), takisto pracujúci na Cerro Paranal.