Hon na čierne diery

Astronómovia objavili čiernu dieru, ktorú prezradil pohyb jej hviezdneho sprievodcu. Túto detekčnú metódu použili vedci na odhalenie čiernej diery hviezdnej hmotnosti ležiacej mimo Mliečnej cesty vôbec po prvý raz.

Vizualizácia čiernej diery deformujúcej blízku hviezdu v otvorenej hviezdokope NGC 1850, foto ESO/M. Kornmesser

Takýto postup bude kľúčový pri pátraní po skrytých čiernych dierach v našej Galaxii aj mimo nej a mohol by tiež pomôcť odhaliť, ako tieto záhadné objekty vznikajú a vyvíjajú sa. Novoobjavená čierna diera bola nájdená pomocou ďalekohľadu VLT (Very Large Telescope, Čile) v otvorenej hviezdokope NGC 1850. Tú tvorí niekoľko tisíc hviezd a leží vo vzdialenosti asi 160 000 svetelných rokov od nás v malej susednej satelitnej galaxii – Veľkom Magellanovom oblaku.

Nepriame dôkazy

Podobne ako Sherlock Holmes sledujúci skupinu zločincov na základe chýb, ktorých sa dopustili, prezeráme každú jednotlivú hviezdu v tejto hviezdokope a usilujeme sa nájsť dôkazy prítomnosti čiernych dier aj bez toho, aby sme ich priamo pozorovali, uviedla vedúca výskumu Sara Saracinová (Astrophysics Research Institute, Liverpool, Veľká Británia). Ukázalo sa, že prvý taký usvedčený podozrivý je objekt asi 11-krát hmotnejší než Slnko. Nespochybniteľným dôkazom sa pre vedcov stalo jeho gravitačné pôsobenie na hviezdu s hmotnosťou päť hmotností Slnka, ktorá okolo neho obieha.

Poloha hviezdokopy NGC 1850 na oblohe
v súhvezdí Mečiara, ilustrácia ESO, IAU,
Sky & Telescope

Astronómovia už v minulosti zaznamenali malé čierne diery hviezdnej hmotnosti aj v cudzích galaxiách. To však bolo na základe sledovania röntgenového žiarenia, ktoré vysiela hmota padajúca do čiernej diery, alebo prostredníctvom gravitačných vĺn vznikajúcich pri vzájomnej zrážke čiernych dier (alebo zrážke čiernej diery s neutrónovou hviezdou). Väčšina malých čiernych dier však o sebe nedáva vedieť röntgenovým žiarením, ani gravitačnými vlnami. Veľkú väčšinu týchto objektov je možné odhaliť len dynamicky, vysvetľuje Stefan Dreizler (Georg-August-University Göttingen, Nemecko). Keď čierna diera tvorí systém s obyčajnou hviezdou, vzájomne ovplyvňujú svoj obežný pohyb a takéto sústavy môžeme nájsť našimi sofistikovanými prístrojmi.

Dynamická metóda

Dynamická metóda by mohla pomôcť objaviť oveľa viac čiernych dier. Objav v NGC 1850 predstavuje prvý prípad čiernej diery v takejto mladej hviezdokope (má asi len 100 miliónov rokov, čo je v astronomických mierkach okamih). Porovnaním s väčšími exemplármi v starších hviezdokopách by astronómovia radi zistili, akým spôsobom tieto objekty rastú prostredníctvom pohlcovania hviezd alebo vzájomným spájaním sa. Skúmanie demografie čiernych dier vo hviezdokopách tiež zlepší naše chápanie pôvodu zdrojov gravitačných vĺn.

Hviezdokopa NGC 1850 pohľadom ďalekohľadov VLT a HST, foto ESO, NASA/ESA/R. Gilmozzi/
S. Casertano, J. Schmidt

Vedci využili prístroj MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), ktorý pracuje v spojení s ďalekohľadom VLT. MUSE nám umožnil sledovať veľmi husté hviezdne polia, akými sú centrálne oblasti hviezdokôp, a analyzovať svetlo každej jednotlivej hviezdy ležiacej hoci aj v blízkosti stredu. Výsledkom sú informácie o tisíckach hviezd na jedinom zábere, teda aspoň 10-krát viac meraní, než by sme získali akýmkoľvek iným prístrojom, uviedol Sebastian Kamann (Astrophysics Research Institute, Liverpool, Veľká Británia). Vedci takto zaznamenali neobvyklý pohyb hviezdy, ktorý upozornil na prítomnosť čiernej diery. Údaje zďalších prístrojov im potom umožnili zmerať hmotnosť čiernej diery a potvrdiť tak objav. Pomocou ďalekohľadu ELT (Extremely Large Telescope) v Čile, ktorý by mal začať pracovať na konci tohto desaťročia, budú astronómovia schopní objaviť viac skrytých čiernych dier. ELT nám umožní pozorovať výrazne slabšie hviezdy v rovnakom zornom poli a taktiež hľadať čierne diery v guľových hviezdokopách obsahujúcich oveľa viac hviezd a nachádzajúcich sa aj v omnoho väčších vzdialenostiach, dodala S. Sacarinová.

RNDr. Zdeněk Komárek

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 2/2022. Ak ešte nie ste našou predplatiteľkou/naším predplatiteľom a chcete mať prístup k exkluzívnemu obsahu, objednajte si predplatné podľa vášho výberu tu.