Objeven nový typ málo hmotných černých děr

V článku publikovaném 1. listopadu 2019 v časopise Science navrhla skupina astronomů nový způsob pátrání po hvězdných černých dírách a ukázala, že zde může existovat nová třída černých děr ještě menších, než ve vesmíru doposud pozorované objekty tohoto typu. Hvězdné černé díry často existují v binárních soustavách. To zkrátka znamená, že dvě hvězdy se nacházejí dostatečně blízko jedna vůči druhé uzamčené společnou gravitací při vzájemném obíhání kolem sebe.

Když jedna z této dvojice hvězd umírá, druhá může zůstat na své dráze a stále obíhat kolem již mrtvé složky – buď černé díry nebo neutronové hvězdy. Dlouhá léta znali astronomové hvězdné černé díry, jejichž hmotnosti se pohybovaly mezi 5 až 10 hmotnostmi Slunce. Známé neutronové hvězdy nejsou zpravidla hmotnější než 2,1 slunečních hmotností – pokud dosáhnou hmotnosti převyšující 2,5 hmotnosti Slunce, zhroutí se do podoby černé díry.

Avšak v roce 2017 detektor gravitačních vln LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) registroval srážku dvou černých děr v galaxii vzdálené od Země 1,8 miliónu světelných roků. Jedna z kolidujících černých děr měla hmotnost 31× převyšující hmotnost Slunce, druhá byla přibližně 25× hmotnější než Slunce.

„Vzápětí byli všichni nadšení, protože to bylo mimořádně senzační pozorování,“ prohlásil profesor Todd Thompson z Ohio State University. „Nejen proto že potvrdilo správné fungování detektoru LIGO, ale především proto, že hmotnosti kolidující objektů byly obrovské. Černé díry takových velikostí mají velkou důležitost – nikdy jsme je předtím nepozorovali.“

Todd Thompson se svými spolupracovníky měli dlouhou dobu podezření, že hvězdné černé díry možná existují i ve velikostech mimo známý rozsah. Pozorování detektorem LIGO nakonec prokázalo, že mohou být i větší. Avšak zůstává zde okno ve velikostech mezi největšími neutronovými hvězdami a nejmenšími černými dírami.

Astronomové se rozhodli zjistit, jestli lze vyřešit tuto záhadu. Použili data z projektu APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment), který shromáždil spektra zhruba 100 000 hvězd z různých částí Mléčné dráhy.

Spektra mohla ukázat, jestli hvězdy mohou obíhat kolem jiných objektů: změny ve spektru – posuny spektrálních čar například směrem k modrým vlnovým délkám následované posunem k červeným vlnovým délkám – mohly ukázat, zda hvězda obíhá kolem neviditelného průvodce.

Astronomové zúžili data z projektu APOGEE na 200 vybraných hvězd, které mohly být nejzajímavější. Následně analyzovali snímky každého z potenciálních binárních systémů vzniklých během přehlídky ASAS-SN (All-Sky Automated Survey for Supernovae). Na základě těchto dat objevili obří hvězdu s označením 2MASS J05215658+4359220, u které bylo podezření, že obíhá kolem neviditelného hmotného průvodce.

Tento binární systém má oběžnou periodu 83 dnů a nachází se v souhvězdí Vozky (Auriga), ve vzdálenosti 12,068 světelného roku od Země. Hmotný průvodce nevyzařuje žádné viditelné světlo, ale ani rentgenové záření. Z toho vyplývá přítomnost černé díry, která se v současné době „nekrmí“ žádným materiálem ze svého okolí.

„Na základě vyhodnocení hmotnosti a průměru bylo zjištěno, že neviditelný průvodce má hmotnost 3,3 slunečních hmotností, z čehož vyplývá, že se jedná o neinteragující málo hmotnou černou díru nebo neočekávaně hmotnou neutronovou hvězdu,“ dodávají astronomové.

„Potenciálně jsme identifikovali jeden z prvních objektů nové třídy málo hmotných černých děr, které astronomové doposud neznali,“ upřesňuje Todd Thompson. „Hmotnost těchto objektů nám říká něco o jejich vzniku a vývoji a informuje nás o jejich podstatě.“

Zdroj: http://www.sci-news.com/astronomy/new-class-low-mass-black-holes-07759.html a https://www.sciencedaily.com/releases/2019/10/191031154923.htm

autor: František Martinek