Sciencemag.cz
Doporučujeme
Rychle se pohybující hvězdy v hvězdokupě Omega Centauri poskytly přesvědčivý důkaz o existenci centrální černé díry v této hvězdokupě. S hmotností nejméně 8 200 Sluncí je dosud nejlepším kandidátem na třídu černých děr, jejíž existenci se astronomové již dlouho předpokládali: černé díry střední hmotnosti, které vznikly v raných fázích vývoje galaxií.
Objev posiluje domněnku, že Omega Centauri je centrem galaxie, která byla před miliardami let pohlcena Mléčnou dráhou. Jádro galaxie, zbavené vnějších hvězd, od té doby v čase jakoby zamrzlo.
Omega Centauri představuje soubor asi 10 milionů hvězd, viditelný jako šmouha na jižní obloze. Při pohledu malým dalekohledem se nijak neliší od ostatních tzv. kulových hvězdokup: kulový soubor hvězd, který je směrem ke středu tak hustý, že není možné rozeznat jednotlivé hvězdy. Nová studie vedená vědci Max Planck Institute for Astronomy však potvrzuje to, co astronomové již nějakou dobu předpokládali – Omega Centauri obsahuje centrální černou díru. Tato černá díra se zdá být chybějícím článkem, spojnicí, mezi černými děrami vzniklými z hvězd a superhmotnými obry v centrech galaxií. Je podstatně méně hmotná než typické černé díry v centrech galaxií. Omega Centauri byla podle všeho jádrem malé samostatné galaxie, jejíž vývoj byl přerušen, když ji pohltila Mléčná dráha.
Naše současná představa o vývoji galaxií předpokládá, že nejstarší galaxie měly mít středně velké centrální černé díry, které se postupem času zvětšovaly, jak se tyto galaxie vyvíjely, pohlcovaly menší galaxie nebo se spojovaly s většími. Takové středně velké černé díry se ale hledají velmi obtížně. Galaxie, jako je naše Mléčná dráha, již dávno překonaly tuto přechodnou fázi a nyní obsahují mnohem větší centrální černé díry. Naopak galaxie, které zůstaly malé („trpasličí galaxie“), jsou obecně obtížně pozorovatelné. Se současnou dostupnou technikou jsou pozorování jejich centrálních oblastí, která by mohla odhalit centrální černou díru, velmi náročná. Ačkoli existují slibní kandidáti, dosud nebyla taková černá díra střední hmotnosti definitivně detekována – tedy až dosud.
V tom je Omega Centauri výjimečná. Pokud (respektive „protože“) byla kdysi jádrem samostatné galaxie, která pak splynula s Mléčnou dráhou a při tomto procesu přišla o všechny hvězdy kromě centrální skupiny, zbylé galaktické jádro a jeho centrální černá díra by zamrzly v čase. Nedošlo by k žádnému dalšímu slučování a centrální černá díra by už nemohla dále růst. Zachovala v takové velikosti, jakou měla v době, kdy byla Omega Centauri pohlcena Mléčnou dráhou.
K ověření této hypotézy bylo ovšem nutné tuto černou díru opravdu spolehlivě detekovat, což trvalo docela dlouho. Posloužilo k tomu nakonec vytvoření rozsáhlého katalogu pohybů hvězd v Omega Centauri, v němž na základě studia více než 500 snímků hvězdokupy z Hubbleova dalekohledu vědci změřili rychlosti 1,4 milionu hvězd. Většina těchto snímků byla pořízena spíše pro účely kalibrace přístrojů Hubbleova dalekohledu než pro vědecké využití, nicméně posloužila i takto druhotně. Maximilian Häberle z Max-Planck Institute for Astronomy a jeho kolegové v datech nakonec našli 7 rychle se pohybujících hvězd v malé oblasti ve středu Omega Centauri. Velká rychlost hvězd naznačovala přítomnosti koncentrované hmoty v jejich blízkosti. U jediné hvězdy by bylo nemožné rozhodnout, zda je rychlá proto, že centrální hmota je velká, nebo proto, že hvězda je od ní velmi blízko (eventuálně že hvězda pouze letí rovně, aniž by měla v dohledu nějakou hmotu). Ale sedm takových hvězd s různými rychlostmi a směry pohybu umožnilo statistickou analýzou určit, že v Omega Centauri je centrální těleso o hmotnosti nejméně 8 200 Sluncí. Snímky neukazují na žádný viditelný objekt v předpokládaném místě této centrální hmoty – jak se dá čekat právě u černé díry.
Maximilian Häberle, Fast-moving stars around an intermediate-mass black hole in ω Centauri, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07511-z. www.nature.com/articles/s41586-024-07511-z
Zdroj: Max Planck Society / Phys.org
Kredit: T. Müller (MPIA/HdA), hudba: K. Jäger (MPIA)
