Sciencemag.cz
Doporučujeme
Zdá se, že hvězda, ze které vznikla černá díra VFTS 243, zkolabovala zcela bez známek předchozí exploze.
Mezinárodní expertní tým známý vyvrácením několika objevů černých děr oznámených jinými autory, se poprvé podepsal pod nalezení černé díry hvězdné hmotnosti ležící v sousední galaxii Velkém Magellanově mračnu. Vědci navíc zjistili, že hvězda, ze které černá díra vznikla, zmizela bez jakékoli známky silné exploze. Objev astronomové učinili díky šesti letům opakovaných pozorování pomocí dalekohledu VLT Evropské jižní observatoře.
Našli jsme doslova jehlu v kupce sena,“ říká Tomer Shenar, který začal na studii pracovat na univerzitě KU Leuven v Belgii [1] a nyní je pracovníkem na pozici Marie-Curie Fellow při Amsterdam University v Nizozemí. I když byla v minulosti navržena řada podobných kandidátů na černé díry, členové tohoto týmu prohlašují, že se v tomto případě jedná o první ‚spící‘ černou díru hvězdné hmotnosti mimo naši Galaxii, kterou se podařilo jednoznačně detekovat.
Černé díry hvězdné hmotnosti vznikají v závěrečné fázi vývoje hmotných hvězd při kolapsu způsobeném vlastní gravitací. V binárních systémech, kde dvě hvězdy obíhají kolem sebe, je výsledkem tohoto procesu černá díra, kolem které obíhá zářivý hvězdný souputník. Pokud černá díra neprodukuje určité množství rentgenového záření, označujeme ji jako ‚spící‘, protože právě na základě pozorování v rentgenové oblasti astronomové černé díry většinou nachází. „Když si uvědomíme, jak početné by podle výpočtů tyto objekty měly být, je zarážející, že vlastně žádné spící černé díry neznáme,“ upozorňuje spoluautor práce Pablo Marchant (KU Leuven). Nově nalezená černá díra je přinejmenším 9krát hmotnější než Slunce a obíhá kolem horké modré hvězdy o hmotnosti 25 Sluncí.
Spící černé díry je velmi obtížné zachytit, jelikož jen slabě interagují se svým okolím. „Binární hvězdné systémy s černou dírou hledáme již více než dva roky,“ říká spoluautorka Julia Bodensteiner (vědecká asistentka ESO, Německo). „Byla jsem nadšena, když jsem uslyšela o objektu VFTS 243, který je, podle mého názoru, nejpřesvědčivějším kandidátem, jakého dosud známe.“ [2]
Aby vědci odhalili systém VFTS 243, prohledali v rámci této spolupráce přes 1000 hvězd v mlhovině Tarantule, která se nachází ve Velkém Magellanově oblaku. Pátrali po hvězdách, které by mohly mít společníka v podobě černé díry. Prokázat, že se skutečně jedná o černou díru je však extrémně obtížné, protože existuje mnoho alternativních vysvětlení výsledků pozorování.
„Jako vědec, který v posledních letech zpochybnil několik slibných kandidátů, jsem byl extrémně skeptický také ohledně tohoto objevu,“ přiznává Tomer Shenar. A podobného názoru byl také spoluautor práce Kareem El-Badry (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, USA). „Když mě Tomer požádal, abych nezávisle zkontroloval jeho závěry, měl jsem své pochybnosti. Ale nepodařilo se mi pro tato data najít přijatelné vysvětlení, které by neobsahovalo černou díru,“ vysvětluje Kareem El-Badry.
Objev rovněž nabídl členům týmu unikátní pohled na procesy, které doprovázejí zrod černých děr. Astronomové se domnívají, že černé díry hvězdné hmotnosti se tvoří při kolapsu jádra zanikající hmotné hvězdy, ale stále není jisté, zda je tento proces (vždy) doprovázen explozí supernovy.
„Zdá se, že hvězda, ze které vznikla černá díra VFTS 243, úplně zkolabovala zcela bez známek předchozí exploze,“ upozorňuje Tomer Shenar. „Důkazy, pro tento scénář s ‚přímým kolapsem‘ se objevily zcela nedávno, ale naše studie zřejmě přináší zatím nejlepší přímé indicie. A z toho plynou dalekosáhlé závěry pro vysvětlení původu splynutí černých děr, která ve vesmíru pozorujeme.“
Černá díra VFTS 243 byla objevena s použitím šesti let pozorování mlhoviny Tarantule pomocí spektrografu FLAMES (Fibre Large Array Multi Element Spectrograph), který pracuje na dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope) [3].
Přestože si tento tým v minulosti vysloužil přezdívku ‚black hole police‘, jeho členové aktivně podporují kontrolu své práce, která byla publikována v časopise Nature Astronomy. Doufají také, že získané výsledky v budoucnu umožní objevit další černé díry hvězdné hmotnosti obíhající kolem hmotných hvězd, protože v naší Galaxii a Velkém i Malém Magellanově oblaku by podle odhadů měly takových objektů existovat tisíce.
„Samozřejmě očekávám, že další experti v oboru pečlivě prověří naši analýzu a pokusí se nabídnout alternativní modely,“ dodává Kareem El-Badry. „Je velmi vzrušující účastnit se tohoto projektu.“
Poznámky
[1] Pracoval v týmu, který vedl Hugues Sana (KU Leuven’s Institute of Astronomy)
Výzkum byl prezentován v článku s názvem “An X-ray quiet black hole born with a negligible kick in a massive binary of the Large Magellanic Cloud”, který byl zveřejněn v časopise Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-022-01730-y).
