Obor za vesmírnym rohom

Astronómovia objavili dosiaľ najhmotnejšiu hviezdnu čiernu dieru v Mliečnej ceste. Prezradila ju hviezda, ktorá okolo nej obieha. Alebo presnejšie, hviezda, s ktorou obieha okolo spoločného ťažiska.

Umelecká predstava systému s najhmotnejšou hviezdnou čiernou dierou v našej Galaxii, ilustrácia ESO/L. Calçada/Space Engine (spaceengine.org)

Vďaka tomu neunikla pozornosti misie Gaia Európskej kozmickej agentúry. Na overenie hmotnosti čiernej diery použili údaje z ďalekohľadu Very Large Telescope (VLT) Európskeho južného observatória a ďalších pozemských observatórií. Podľa údajov z pozorovaní je hmotnosť tejto čiernej diery úctyhodných 33 hmotností Slnka.

Výnimočný objav

Hviezdne čierne diery vznikajú zrútením veľmi hmotných hviezd. Tie, ktoré boli doteraz identifikované v Mliečnej ceste, sú priemerne približne desaťkrát hmotnejšie než Slnko. Pozorovanie hviezdnej čiernej diery 33-krát hmotnejšej ako Slnko je teda skutočne výnimočné. Dokonca aj Cygnus X-1, druhá najhmotnejšia hviezdna čierna diera v Mliečnej ceste, ktorá bola doteraz objavená, váži iba 21 hmotností Slnka.
Novoobjavená čierna diera je pozoruhodne blízko nás. So vzdialenosťou iba 2 000 svetelných rokov v súhvezdí Orol je druhou najbližšou známou čiernou dierou k Zemi. Čiernu dieru, označovanú ako Gaia BH3 alebo skrátene BH3, objavili počas prípravy dát misie Gaia na ich zverejnenie. Nikto nečakal, že sa v našej blízkosti skrýva čierna diera s takou veľkou hmotnosťou, uviedol Pasquale Panuzzo, člen projektu Gaia a astronóm z Parížskeho observatória, ktoré je súčasťou francúzskeho Národného centra pre vedecký výskum (CNRS). To je objav, ktorý sa podarí raz za život.

Málo kovu, veľa hmotnosti

Na potvrdenie svojho objavu využila skupina vedcov z projektu Gaia údaje z pozemských observatórií, okrem iného z prístroja UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) na ďalekohľade VLT, ktorý sa nachádza v čilskej púšti Atacama na vrchu Cerro Paranal. Tieto dáta odhalili kľúčové vlastnosti hviezdy sprevádzajúcej čiernu dieru, čo v kombinácii s údajmi z programu Gaia umožnilo astronómom presne zmerať hmotnosť BH3.
Pomocou inej detekčnej metódy našli astronómovia už predtým podobne hmotné čierne diery mimo našej Galaxie. Domnievajú sa, že by mohli vznikať kolapsom hviezd, ktoré sa skladajú len z malého množstva prvkov ťažších než vodík a hélium. Predpokladá sa, že tieto hviezdy chudobné na kovy strácajú počas svojho života menej hmoty, a teda im zostáva viac materiálu, ktorý môže po ich zániku vytvoriť veľmi hmotné čierne diery. Priamy dôkaz však doposiaľ chýbal.

Otvorené zdroje vedy

Táto umelecká kresba porovnáva tri hviezdne čierne diery v našej Galaxii: zľava Gaia BH1 (vzdialená od nás 1 500 svetelných rokov), Cygnus X-1 (vzdialená 7 000 svetelných rokov) a Gaia BH3 (vzdialená 2 000 svetelných rokov), ktorých hmotnosti sú 10, 21 a 33 hmotností Slnka. Gaia BH3 je najhmotnejšia doteraz objavená čierna diera v Mliečnej ceste. Polomery horizontov čiernych dier sú priamoúmerné ich hmotnostiam, ale samotné čierne diery nie sú priamo zobrazené, ilustrácia ESO/M. Kornmesser.

Dvojice hviezd majú zvyčajne podobné zloženie, z čoho vyplýva, že sprievodca čiernej diery BH3 nesie dôležité informácie o hviezde, ktorá sa zrútila a vytvorila tento výnimočný vesmírny objekt. Dáta z UVES ukázali, že hviezda obiehajúca okolo BH3 je veľmi chudobná na kovy – presne podľa vedeckej predpovede. Štúdia, ktorú viedol P. Panuzzo, bola publikovaná v časopise Astronomy & Astrophysics ešte počas kompletného spracovania údajov. Rozhodli sme sa urobiť výnimku a publikovať túto prácu založenú na predbežných dátach ešte pred ich zverejnením, pretože ide o jedinečný objav, povedala spoluautorka Elisabetta Caffauová, členka projektu Gaia z Parížskeho observatória CNRS. Uvoľnenie dát umožní ostatným astronómom začať študovať túto čiernu dieru okamžite, bez toho, aby museli čakať na úplné údaje, ktoré budú verejné najskôr až na konci roku 2025. Ďalšie pozorovania tohto systému by mohli priniesť viac informácií o jeho histórii aj o samotnej čiernej diere. Napríklad prístroj GRAVITY na interferometri VLTI by mohol pomôcť odhaliť, či táto čierna diera priťahuje hmotu zo svojho okolia, a lepšie porozumieť tomuto zaujímavému objektu.

RNDr. Zdeněk Komárek

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 7/2024. Ak ešte nie ste našou predplatiteľkou/naším predplatiteľom a chcete mať prístup k exkluzívnemu obsahu, objednajte si predplatné podľa vášho výberu tu.