Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nejtěžší známé neutronové hvězdy mají hmotnost asi 2,5 Sluncí, nejlehčí spolehlivě známé černé díry asi 5 Sluncí. Ale co mezi tím? Kupodivu na objekty tohoto typu téměř nenarážíme. Někde zde ale musí existovat limit určující, zda se po fázi supernovy hmota smrští do podoby neutronové hvězdy nebo dojde k radikálnějšímu kolapsu.
Nová studie založená na analýze dat z detektorů LIGO a Virgo nyní identifikuje objekt o hmotnosti 2,6 Sluncí. V srpnu 2019 se zjistilo, že tento objekt byl pohlcen černou dírou o hmotnosti 23 Sluncí (událost GW190814), což vyvolalo gravitační vlny, které nás na celou událost upozornily. Výsledkem kolize byla černá díra o hmotnosti asi 25 Sluncí, zbytek hmoty se přeměnil na energii především právě v podobě gravitačních vln. Vše se odehrálo asi 800 milionů světelných let od Země.
Astrofyzikové si ovšem (viz titulek) nejsou jistí, zda příslušný pohlcený objekt byl černou dírou nebo neutronovou hvězdou. Jisté není ani to, zda takto hmotné pozůstatky hvězd jsou opravdu výjimečné – možná je problém v našich pozorovacích technikách.
Zajímavé na celé události je i to, že při sloučení byl jeden větší objekt hmotnější asi devětkrát. To je rekordní v tom smyslu, že dosud jsme zaznamenávali gravitační vlny z událostí, kde se spojované hvězdy a jejich pozůstatky od sebe lišily mnohem méně. I když vědci z projektů LIGO a Virgo na událost ihned upozornili, žádné záření odpovídající události se zachytit nepovedlo. Takový úspěch se dosud stejně podařil jen jednou, u události GW170817 v roce 2017; tehdy šlo o srážku dvou neutronových hvězd. Předpokládá se, že „světelný protějšek gravitačních vln“ bude spíše provázet kolize neutronových hvězd než černých děr, ale jistý si tím asi nikdo moc není.
A proč jsme tedy nezachytili záření i z události GW190814? Ani tím si není nikdo moc jistý, respektive vysvětlit to lze více způsoby. Za prvé, možná proto, že se vše odehrálo relativně daleko (šestkrát dále než událost z roku 2017, viz výše). Za druhé, fúze dvou černých děr (kdyby „to“ o hmotnosti 2,6 Sluncí byla černá díra) by vůbec záření produkovat nemusela. A za třetí, i kdyby menší objekt byla neutronová hvězda, fúze byla netypická právě velkým rozdílem hmotnosti obou objektů. I neutronová hvězda by za těchto podmínek mohla být pohlcena jako celek, bez předběžného roztrhání, a pak by k emisi světla nedošlo.
Autoři studie jsou nicméně optimističtí. Máme stále citlivější detektory, podobných signálů dokážeme zachytit stále více a pak se v nich i lépe vyznáme. A nejistotu teoretických fyziků ohledně hranice mezi neutronovými hvězdami a černými dírami půjde vyřešit třeba prostě pozorováním…
R. Abbott et al. GW190814: Gravitational Waves from the Coalescence of a 23 Solar Mass Black Hole with a 2.6 Solar Mass Compact Object, The Astrophysical Journal (2020). DOI: 10.3847/2041-8213/ab960f
Zdroj: California Institute of Technology/Phys.org
