Astronómovia objavili čiernu dieru mimo našej Galaxie

Medzinárodný expertný tím známy vyvrátením niekoľkých objavov čiernych dier oznámených inými autormi sa po prvý raz podpísal pod objav čiernej diery hviezdnej hmotnosti ležiacej v susednej galaxii - Veľkom Magellanovom oblaku. Vedci navyše zistili, že hviezda, z ktorej čierna diera vznikla, zmizla bez akejkoľvek známky veľkej explózie. Objav urobili astronómovia vďaka šiestim rokom opakovaných pozorovaní pomocou ďalekohľadu VLT (Very Large Telescope) Európskeho južného observatória na Cerro Paranal v Čile. „Našli sme doslova ihlu v kope sena,“ hovorí Tomer Shenar, ktorý začal na štúdii pracovať na univerzite KU Leuven v Belgicku a teraz je pracovníkom Amsterdam University v Holandsku. Aj keď bol v minulosti navrhnutý celý rad podobných kandidátov na čierne diery, členovia tohto tímu prehlasujú, že v tomto prípade ide o prvú tzv. „spiacu“ čiernu dieru hviezdnej hmotnosti mimo našu Galaxiu, ktorú sa podarilo jednoznačne detegovať. 

Čierne diery hviezdnej hmotnosti vznikajú v záverečnej fáze vývoja hmotných hviezd pri kolapse spôsobeným vlastnou gravitáciou. V dvojhviezdnych systémoch, kde dve hviezdy obiehajú okolo seba, je výsledkom tohto procesu čierna diera, okolo ktorej obieha žiarivý hviezdny sprievodca. Pokiaľ čierna diera neprodukuje určité množstvo röntgenového žiarenia, označujeme ju ako „spiacu“‘, pretože práve na základe pozorovaní v röntgenovej oblasti astronómovia čierne diery väčšinou objavujú. „Keď si uvedomíme, aké početné by podľa výpočtov mali byť tieto objekty, je zarážajúce, že vlastne žiadne spiace čierne diery nepoznáme,“ upozorňuje spoluautor práce Pablo Marchant (KU Leuven). Novo objavená čierna diera je prinajmenšom 9-krát hmotnejšia než Slnko a obieha okolo horúcej modrej hviezdy s hmotnosťou 25 hmotností Slnka. Spiace čierne diery je veľmi ťažké zachytiť, pretože len slabo interagujú so svojim okolím. „Dvojhviezdne systémy s čiernou dierou hľadáme už viac než dva roky,“ vraví spoluautorka Julia Bodensteiner(ová) (vedecká asistentka ESO, Nemecko). „Bola som nadšená, keď som počula o objekte VFTS 243, ktorý je, podľa môjho názoru, najpresvedčivejší kandidát, akého dosiaľ poznáme.“

Aby vedci odhalili systém VFTS 243, prehľadali v rámci tejto spolupráce viac než 1000 hviezd v hmlovine Tarantula, ktorá sa nachádza vo Veľkom Magellanovom oblaku. Pátrali po hviezdach, ktoré by mohli mať spoločníka v podobe čiernej diery. Preukázať, že skutočne ide o čiernu dieru, je však extrémne ťažké, pretože existuje veľa alternatívnych vysvetlení výsledkov pozorovaní. „Ako vedec, ktorý v posledných rokoch spochybnil niekoľko sľubných kandidátov, som bol extrémne skeptický aj ohľadom tohto objavu,“ priznáva Tomer Shenar. A podobný názor mal aj spoluautor práce Kareem El-Badry (Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian, USA). „Keď ma Tomer požiadal, aby som nezávisle skontroloval jeho závery, mal som svoje pochybnosti. Ale nepodarilo sa mi pre tieto dáta nájsť prijateľné vysvetlenie, ktoré by neobsahovalo čiernu dieru,“ vysvetľuje Kareem El-Badry.

Objav takisto ponúkol členom tímu unikátny pohľad na procesy, ktoré sprevádzajú zrod čiernych dier. Astronómovia sa domnievajú, že čierne diery hviezdnej hmotnosti sa tvoria pri kolapse jadra zanikajúcej hmotnej hviezdy, ale stále nie je isté, či je tento proces (vždy) sprevádzaný výbuchom supernovy. „Zdá sa, že hviezda, z ktorej vznikla čierna diera VFTS 243, úplne skolabovala a to bez známky predchádzajúceho výbuchu,“ upozorňuje Tomer Shenar. „Dôkazy pre tento scenár s „priamym kolapsom“ sa objavili celkom nedávno, ale naša štúdia zrejme prináša zatiaľ najlepšie priame indície. A z toho vyplývajú ďalekosiahle závery pre vysvetlenie pôvodu splynutia čiernych dier, ktoré vo vesmíre pozorujeme. Čierna diera VFTS 243 bola objavená s použitím pozorovaní hmloviny Tarantula počas 6 rokov pomocou spektrografu FLAMES (Fibre Large Array Multi Element Spectrograph), ktorý pracuje na ďalekohľade VLT (Very Large Telescope). 

Napriek tomu, že si tento tím v minulosti vyslúžil prezývku „black hole police“, jeho členovia aktívne podporujú kontrolu svojej práce, ktorá bola publikovaná v časopise Nature Astronomy. Dúfajú tiež, že získané výsledky v budúcnosti umožnia objaviť ďalšie čierne diery hviezdnej hmotnosti obiehajúce okolo hmotných hviezd, pretože v našej Galaxii a vo Veľkom aj v Malom Magellanovom oblaku by podľa odhadov mali takých objektov existovať tisíce. „Samozrejme očakávam, že ďalší experti v odbore podrobne preveria našu analýzu a pokúsia sa ponúknuť alternatívne modely,“ dodáva Kareem El-Badry.

Publikované v časopise QUARK, 12/2022, RNDr. Zdeněk Komárek

Obrázok nad článkom:
Umelecká predstava dvojhviezdy VFTS 243 s čiernou dierou

Zdroj obrázkov : www.eso.org