Druhá černá díra v centru naší Galaxie

Astronomové využívající radioteleskop Nobeyama s anténou o průměru 45 metrů detekovali signály o přítomnosti neviditelné černé díry o hmotnosti asi 100 000 hmotností Slunce, obíhající kolem centra naší Galaxie. Vědecký tým se domnívá, že pravděpodobná černá díra „střední hmotnosti“ je klíčem k pochopení zrození supermasivní černé díry, která se nachází v centru Galaxie.

Tým astronomů, jehož vedoucím byl Tomoharu Oka, profesor na Keio University v Japonsku, objevil záhadný plynný oblak, pojmenovaný CO-0.40-0.22, vzdálený pouhých 200 světelných roků od středu naší Galaxie. Čím je oblak CO-0.40-0.22 výjimečný, je skutečnost, že se jeho jednotlivé části pohybují velice různorodou rychlostí. Vědci objevili tuto záhadnou skutečnost pomocí dvou radioteleskopů, a to již zmiňovaného Nobeyama o průměru 45 metrů v Japonsku a ASTE radioteleskop v Chile. Oba radioteleskopy provozuje Národní japonská astronomická observatoř (National Astronomical Observatory of Japan).

Aby mohli vědci zkoumat detailní strukturu oblaku, pozorovali CO-0.40-0.22 pomocí radioteleskopu Nobeyama 45 m opakovaně k získání 21 emisních čar od 18 molekul. Výsledky ukazují, že oblak má eliptický tvar a skládá se ze dvou složek: kompaktní složky o vysoké hustotě, s velmi širokým rozpětím rychlostí až 100 km/s u jednotlivých částí, a z husté složky rozprostírající se do délky 10 světelných roků, s omezeným rozptylem rychlostí.

Proč se plyn v části oblaku pohybuje tak nápadně rozdílnými rychlostmi? Nejsou patrny žádné díry uvnitř oblaku. Rovněž pozorování v oboru rentgenového a infračerveného záření neodhalila žádný kompaktní objekt. Tyto charakteristiky naznačují, že rozložení rychlostí není způsobeno ani přísunem lokální energie, jako je například exploze supernovy.

Popis k obrázku: a) Střed naší Galaxie pozorovaný na emisní čáře oxidu uhelnatého (CO) na frekvenci 115 a 346 GHz. Světlé oblasti ukazují kondenzace hustého teplého plynu. b) Detailní mapa intenzity okolí CO-0.40-0.22 na emisní čáře molekuly HCN na frekvenci 355 GHz. Elipsy naznačují vrstevnaté struktury v oblaku CO-0.40-0.22. c) Diagram naměřených rychlostí zhotovený podél tečkované čáry na horním obrázku. Rozložení rychlostí je široké v rozpětí 100 km/s podle měření v oblaku CO-0.40-0.22.

Vědecký tým provedl jednoduchou simulaci plynných oblaků ovlivňovaných zdrojem silné gravitace. Astronomové zjistili, že model využívající gravitaci zdroje o hmotnosti 100 000 Sluncí uvnitř oblasti o poloměru 0,3 světelného roku nejlépe souhlasí s pozorovanými údaji. „Vzhledem ke skutečnosti, že žádný kompaktní objekt není pozorován v oblasti rentgenového či infračerveného záření, jak je známo, nejlepším kandidátem na kompaktní hmotný objekt je černá díra o hmotnosti 100 000 Sluncí,“ vysvětluje Tomoharu Oka.

Pokud je to i tento případ, jedná se o první detekci černé díry střední hmotnosti (intermediate-mass black hole – IMBH). Astronomové již znají dva typy černých děr: jednak to jsou černé díry hvězdné velikosti vznikající jako důsledek gigantické exploze mimořádně hmotných hvězd. Dále se jedná o supermasivní černé díry (SMBH – supermassive black hole), které se vyskytují v centrech galaxií. Hmotnosti SMBH jsou v rozpětí od několika miliónů do několika miliard hmotností Slunce.

Bylo objeveno také značné množství supermasivních černých děr, avšak ani v jednom případě nevíme, jakým způsobem vznikají. Podle jedné teorie vznikly jako důsledek splynutí několika černých děr střední hmotnosti. Avšak to jen zvětšuje problém, protože zatím nebylo spolehlivě doloženo ani jedno pozorování černé díry o střední hmotnosti IMBH. Pokud však oblak CO-0.40-0.22 nacházející se pouze 200 světelných roků od zdroje Sgr A* (supermasivní černé díry o hmotnosti 4 miliónů Sluncí v centru naší Galaxie) obsahuje černou díru střední hmotnosti, může to podporovat scénář vzniku supermasivních černých děr SMBH postupným splynutím černých děr středních hmotností IMBH.

Zdroj: http://phys.org/news/2016-01-largest-black-hole-milky-link.html a http://www.nao.ac.jp/en/news/science/2016/20160115-nro.html

autor: František Martinek