Sciencemag.cz
Doporučujeme
Odhadujeme, že v Mléčné dráze by se mohlo nacházet asi 100 milionů černých děr hvězdné velikosti, tedy s hmotností do 100 Sluncí. Dosud jich však byla potvrzena pouze hrstka a téměř všechny jsou aktivní – to znamená, že jasně září v rentgenové oblasti spolu s tím, jak pohlcují materiál z blízkého hvězdného průvodce (druhé dvojhvězdy v příslušném páru). Opakem jsou černé díry, které označujeme jako spící.
Astronomové využívající dalekohled Gemini North na Havaji (součást observatoře Gemini, kterou provozuje NOIRLab NSF) nyní objevili nejbližší černou díru k Zemi. Gaia BH1, jak byla pojmenována, váží asi desetkrát víc než Slunce a nachází se ve vzdálenosti asi 1 600 světelných let v souhvězdí Hadonoše (Ophiuchus), takže je třikrát blíže k Zemi než předchozí rekordman, rentgenová dvojhvězda v souhvězdí jednorožce (Monoceros).
Nový objev byl umožněn díky pozorováním pohybu průvodce černé díry, hvězdy podobné Slunci, která obíhá kolem černé díry ve stejné vzdálenosti jako Země kolem Slunce. Astronomové si už několikrát mysleli, že pozorují něco podobného, dosud se to ale nakonec nikdy nepodařilo prokázat. Nyní má jít o první potvrzený objev černé díry, která spí, nijak nezáří, a tedy splývá s okolím.
Tým původně identifikoval systém jako potenciální místo výskytu černé díry na základě analýzy dat ze sondy Gaia Evropské kosmické agentury. Gaia zachytila drobné nepravidelnosti v pohybu hvězdy způsobené gravitací neviditelného masivního objektu. Aby vědci mohli systém prozkoumat podrobněji, použili dále přístroj Gemini Multi-Object Spectrograph na observatoři Gemini North, který měřil rychlost průvodní hvězdy při jejím oběhu kolem černé díry a poskytl přesné hodnoty její oběžné doby. Pozorování a následné výpočty vedly k určení hmotností obou složek binárního systému, což vědcům umožnilo identifikovat centrální těleso jako černou díru zhruba 10krát hmotnější než naše Slunce.
„Nenašli jsme žádný pravděpodobný astrofyzikální scénář, který by vysvětloval pozorovanou dráhu systému a přitom by nezahrnoval alespoň jednu černou díru,“ dodává hlavní autor práce, astrofyzik Kareem El-Badry (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Max Planck Institute for Astronomy).
Nově objevená černá díra je ovšem spojena s další záhadou. Současné modely týkající se vývoje binárních systémů totiž jen těžko dokážou objasnit, jak mohla současná konfigurace systému Gaia BH1 vůbec vzniknout. Hvězda, která se později změnila v černou díru, musela být totiž nejméně 20krát hmotnější než naše Slunce. To dále znamená, že by žila jen několik milionů let. Pokud by obě hvězdy vznikly ve stejnou dobu, tato masivní hvězda by se rychle změnila v superobra, nafoukla by se a pohltila druhou hvězdu dříve, než by se ta vůbec stihla stát hvězdou hlavní posloupnosti spalující vodík.
Není vůbec jasné, jak by hvězda o hmotnosti Slunce mohla takový vývoj přežít a skončit jako zřejmě normální hvězda. Teoretické modely, které přežití připouštějí, všechny předpovídají, že hvězda o hmotnosti Slunce měla skončit na mnohem těsnější dráze, než jaká byla ve skutečnosti pozorována. To by mohlo znamenat, že v našem chápání vzniku a vývoje černých děr ve dvojhvězdných systémech existují významné mezery – a také to současně naznačuje existenci dosud neprozkoumané populace černých děr ve dvojhvězdách.
Prostě nevíme, jak celý systém mohl vzniknout, ani kolik podobných se ve vesmíru může nacházet.
Kareem El-Badry et al, A sun-like star orbiting a black hole Monthly Notices of the Royal Astronomical Society(2022). DOI: 10.1093/mnras/stac3140
Zdroj: National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory / Phys.org
