Sciencemag.cz
Related Articles
Nejhmotnější černé díry ve vesmíru, detekovány díky gravitačním vlnám, nevznikly přímo z kolabujících hvězd, vyplývá z nové studie. Mezinárodní tým vědců tvrdí, že tyto obří objekty se naopak formují prostřednictvím série opakovaných a extrémně násilných srážek ve velmi hustých hvězdokupách.
Nová studie analyzovala verzi 4.0 katalogu přechodných gravitačních vln (GWTC4) LIGO–Virgo–KAGRA, obsahujícího 153 dostatečně spolehlivých detekcí sloučení černých děr.
Tým chtěl ověřit hypotézu, že nejtěžší černé díry v GWTC-4 jsou objekty druhé generace, které vznikly sloučením dřívějších černých děr a následným dalším sloučením v hustých jádrech hvězdokup, kde mohou být hvězdy uspořádány až milionkrát hustěji než v okolí Slunce.
Studie zkoumala původ nejtěžších černých děr detekovaných na základě jejich gravitačních vln a odhalují dvě odlišné skupiny.
V datech o gravitačních vlnách vědci identifikovali:
populaci černých děr s nižší hmotností, která odpovídá běžnému kolapsu hvězd;
populaci s vyšší hmotností, kdy rotace černých děr vypadá přesně tak, jak by se dalo očekávat od hierarchických sloučení v hustých hvězdokupách.
„Nejvíce nás překvapilo, jak zřetelně se černé díry s vysokou hmotností odlišují jako samostatná populace,“ uvádí spoluautorka studie Isobel Romero-Shaw z Cardiffské univerzity. „Na rozdíl od analyzovaných systémů s nižší hmotností, které se obecně otáčely pomalu, systémy s vyšší hmotností vykazují rychlejší rotaci a jsou orientovány zdánlivě náhodnými směry. To je přesně ten znak, který by člověk očekával, pokud by se černé díry v hustých hvězdokupách spojovaly opakovaně.“
Studie také poskytuje dosud nejsilnější důkazy o „hmotnostní mezeře“ způsobené tím, že extrémně hmotné hvězdy katastroficky explodují, místo aby se zhroutily do černých děr.
Již delší dobu existuje hypotéza stanovující pro černé díry vzniklé přímo z hvězd zakázaný rozsah hmotnosti. Předpokládá se, že velmi hmotné hvězdy se rozpadnou dříve, než se z nich stihnou vytvořit černé díry.
Nová studie tento rozsah stanovuje pro populaci černých děr hvězdného původu na 45násobek hmotnosti Slunce a více.
„Nad hranicí přibližně 45 hmotností Slunce se rozložení rotace mění způsobem, který je těžké vysvětlit pouze běžnými hvězdnými dvojhvězdami. Vše by naopak přirozeně vyplynulo z toho, pokud tyto černé díry již prošly dřívějšími sloučeními v hustých hvězdokupách,“ říká hlavní autor studie Fabio Antonini (rovněž Cardiff University).
Gravitational-wave constraints on the pair-instability mass gap and nuclear burning in massive stars, Nature Astronomy (2026). DOI: 10.1038/s41550-026-02847-0
Zdroj: Cardiff University / Phys.org, přeloženo / zkráceno
