Sciencemag.cz
Doporučujeme
Z toho, kolik kolem sebe pozorujeme velmi hmotných hvězd, vyplývá, že v Mléčné dráze by měly být roztroušeny i stovky milionů černých děr. Problém je, že izolovanou černou díru těžko objevit.
Pomineme-li velmi hmotné černé díry, jaké nacházíme v centrech galaxií, černé díry hvězdné velikosti dnes známe prakticky pouze jako součást dvojhvězdných systémů. Černé díry ve dvojhvězdách pozorujeme buď díky rentgenovému záření, které vzniká při dopadu materiálu z hvězdy na černou díru, nově též pomocí detektorů gravitačních vln, které jsou umí zaznamenat splynutí dvou černých děr nebo černé díry s jiným hmotným objektem. Tyto události jsou však celkem vzácné.
Astronomové nyní ale poprvé objevili něco, co by mohlo být volně plovoucí černou dírou. Pozorovali totiž (OB110462) zjasnění hvězdy, když její světlo bylo deformováno silným gravitačním polem objektu mezi touto hvězdou a námi (tj. gravitační mikročočkou).
Casey Lam a Jessica Lu z Kalifornské univerzitě v Berkeley a jejich kolegové odhadují, že hmotnost neviditelného kompaktního objektu je 1,6 až 4,4krát větší než hmotnost Slunce. To je poměrně široké rozpětí a objekt tedy může být i neutronovou hvězdou (jako hranici udává průvodní tisková zpráva asi 2,2 hmotnosti Slunce). Každopádně by v obou případech šlo o první objevený takto izolovaný objekt. Podle autorů studie by pomocí mikročočkování mělo jít objevit velké množství černých děr a to snad i včetně černých děr primordiálních, které vznikaly (tedy hypoteticky) už krátce po velkém třesku.
Nová práce se také pokouší o odhad celkového počtu černých děr v naší Galaxii. Číslo 200 milionů celkem dobře odpovídá hodnotám, k nimž se došlo pomocí teoretických úvah. Obecně ale i v tomto případě existuje velký rozptyl, o řád oběma směry (tj. od 10 milionů po miliardu).
Pozoruhodné je, že konkurenční tým ze Space Telescope Science Institute v Baltimoru (hlavní autor Kailash Sahu) analyzoval stejnou událost mikročočkování OB110462 a tvrdí, že hmotnost kompaktního objektu se blíží 7,1 hmotnosti Slunce a o černou díru jde určitě. Oba články byly publikovány v různých časopisech (první v Astrophysical Journal Letters, druhý v Astrophysical Journal). Rozdílné výsledky získaly obě skupiny vědců i pro vzdálenost objektu od Země Tým vedený Kalifornskou univerzitou v Berkeley odhadl, že se nachází ve vzdálenosti 2 280 až 6 260 světelných let (700-1920 parseků), ve směru středu Mléčné dráhy a poblíž velké výduti, která obklopuje centrální masivní černou díru galaxie. Skupina STScI odhadla, že černá díra je od nás asi 5 153 světelných let (1 580 parseků) daleko. Oba týmy rovněž různě odhadly rychlost superkompaktního čočkujícího objektu. Tým Lu/Lam stanovil rychlost na méně než 30 kilometrů za sekundu. Tým STScI zjistil došel k číslu 45 km/s, kterou interpretoval jako důsledek dodatečného gravitačního impulzu, který údajná černá díra získala při svém vzniku (výbuchu supernovy). Jessica Lu tvrdí, že černé díry ovšem nemusejí vznikat při výbuchu supernovy, ale hvězda se může zhroutit rovnou („neúspěšná supernova“), na obloze bychom v takové případě nic neviděli a objekt to ani příslušných způsobem „nenakopne“.
Casey Lam dále došla k závěru, že nejlepší způsob, jak hledat mikročočky černých děr, je soustředit se velmi dlouhé události. Pouze 1 % detekovatelných mikročočkování pravděpodobně pochází z černých děr. Mikročočky, které trvají déle než 120 dní, jsou ale způsobeny černou dírou už s pravděpodobností 40 %. „Délka trvání zjasňovací epizody závisí nejen na tom, jak je čočka v popředí hmotná, ale také na tom, jak rychle se čočka v popředí a hvězda v pozadí vůči sobě pohybují. Pokud však získáme také měření zdánlivé polohy hvězdy v pozadí, můžeme rozhodnout, zda se se v případě čočka v popředí skutečně jedná o černou díru,“ dodává C. Lam. (Poznámka: rozdílné hmotnosti mikročočky vyšly oběma týmům tedy asi i v důsledku rozdílně určených rychlostí, viz výše).
Další pozorování mikročočky OB110462 Hubblevým vesmírných dalekohledem jsou předběžně naplánována na podzim 2022.
Casey Lam et al, An isolated mass gap black hole or neutron star detected with astrometric microlensing, The Astrophysical Journal Letters (2022). DOI: 10.48550/arXiv.2202.01903
Zdroj: University of California – Berkeley / Phys.org
Poznámka PH: Prstence rozžhavené hmoty, která obíhají kolem černé díry, září a je vtahována dovnitř, u černých děr hvězdné velikosti detekovat nedokážeme?
