Sciencemag.cz
Doporučujeme
Astronomové objevili dosud nejhmotnější hvězdnou černou díru v Mléčné dráze. Prozradila ji obíhající hvězda, která se kvůli ní při svém pohybu podivně „kymácí“. Neunikla tak pozornosti mise Gaia Evropské kosmické agentury. K ověření hmotnosti černé díry byla použita data z dalekohledu Very Large Telescope Evropské jižní observatoře (ESO VLT) a dalších pozemních observatoří, podle nichž je hmotnost černé díry úctyhodných 33 hmotností Slunce.
Hvězdné černé díry vznikají zhroucením velmi hmotných hvězd. Ty, které byly dosud identifikovány v Mléčné dráze, jsou v průměru asi desetkrát těžší než Slunce. Pozorování hvězdné černé díry 33krát hmotnější než Slunce je tak opravdu výjimečné [1]. Dokonce i Cygnus X-1, druhá nejhmotnější hvězdná černá díra v Mléčné dráze, která byla dosud objevena, váží „pouhých“ 21 hmotností Slunce.
Tato černá díra je také pozoruhodně blízko nás – ve vzdálenosti pouhých 2000 světelných let v souhvězdí Orla je druhou nejbližší známou černou dírou k Zemi. Díra, označovaná jako Gaia BH3 nebo zkráceně BH3, byla objevena během přípravy dat mise Gaia na jejich zveřejnění. „Nikdo nečekal, že se v naší blízkosti skrývá černá díra s tak vysokou hmotností,“ říká Pasquale Panuzzo, člen projektu Gaia a astronom z Pařížské observatoře (Observatoire de Paris), která je součástí francouzského Národního centra pro vědecký výzkum (CNRS). „To je objev, který se podaří jednou za život.“
K potvrzení svého objevu využila skupina Gaia data z pozemních observatoří, mimo jiné z přístroje UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) na ESO dalekohledu VLT, který se nachází v chilské poušti Atacama [2]. Tato data odhalila klíčové vlastnosti hvězdy doprovázející černou díru, což v kombinaci s daty z programu Gaia umožnilo astronomům přesně změřit hmotnost BH3.
Pomocí jiné detekční metody našli astronomové již dříve podobně hmotné černé díry mimo naši Galaxii. Domnívají se, že by mohly vznikat zhroucením hvězd, které se skládají z jen malého množství prvků těžších než vodík a helium. Předpokládá se, že tyto hvězdy chudé na kovy ztrácejí během svého života méně hmoty, a tudíž jim zbývá více materiálu, který může po jejich zániku vytvořit velmi hmotné černé díry. Přímý důkaz však dosud chyběl.
Dvojice hvězd mají obvykle podobné složení, což znamená, že průvodce BH3 nese důležité informace o hvězdě, která se zhroutila a vytvořila tuto výjimečnou černou díru. Data UVES ukázala, že hvězda obíhající BH3 je velmi chudá na kovy – přesně podle předpovědi.
Studie, kterou vedl Panuzzo, byla dnes publikována v časopise Astronomy & Astrophysics. „Rozhodli jsme se udělat výjimku a publikovat tuto práci založenou na předběžných datech ještě před jejich zveřejněním, protože jde o tak jedinečný objev,“ říká spoluautorka Elisabetta Caffau, rovněž členka projektu Gaia z pařížské observatoře (CNRS Observatoire de Paris). Uvolnění dat umožní ostatním astronomům začít studovat tuto černou díru okamžitě, aniž by museli čekat na úplná data, která budou veřejná nejdříve na konci roku 2025.
Další pozorování tohoto systému by mohla odhalit více o jeho historii i o černé díře samotné. Například přístroj GRAVITY na interferometru VLTI by mohl pomoci odhalit, zda tato černá díra přitahuje hmotu ze svého okolí, a lépe porozumět tomuto zajímavému objektu.
Poznámky
[1] Nejedná se o nejhmotnější černou díru v naší galaxii – tento titul náleží supermasivní černé díře Sagittarius A* ve středu Mléčné dráhy, která má asi čtyřmilionkrát větší hmotnost než Slunce. Gaia BH3 je však nejhmotnější známou černou dírou v Mléčné dráze, která vznikla zhroucením hvězdy.
Tento výzkum byl prezentován v článku s názvem „Discovery of a dormant 33 solar-mass black hole in pre-release Gaia astrometry“, který vyjde v časopise Astronomy & Astrophysics (https://aanda.org/10.1051/0004-6361/202449763).
