Objevena první osamělá volně putující černá díra

Mezinárodní tým astronomů potvrdil, že pravděpodobný úkaz gravitační mikročočky byl v roce 2011 svědkem události způsobené přítomností volně putující černé díry toulající se mezihvězdným prostorem – jedná se o první doposud pozorovaný případ svého druhu. Vědecký tým publikoval článek popisující úkaz předběžně na serveru arXiv. Odhaduje se, že hvězdy dostatečně velké na to, aby vytvořily černé díry, představují asi jednu z tisíce stálic. V Mléčné dráze by mělo být asi 100 milionů černých děr o hvězdné velikosti.

Vědci předpokládali po nějakou dobu, že existuje mnoho černých děr toulajících se napříč mezihvězdným prostorem, avšak až doposud žádnou z nich neobjevili. Je to v důsledku přirozenosti černých děr – jsou obtížně pozorovatelné vůči tmavému pozadí vesmíru. Avšak důkazy pro jejich existenci byly přesvědčující. Předcházející výzkumy ukázaly, že černé díry velmi často vznikají v případě, kdy hvězdy dosáhnou konce svého života a jejich jádro se smrští, obecně řečeno vybuchne supernova. A protože bylo pozorováno mnoho takovýchto supernov, zdá se být jasné, že muselo být vytvořeno množství černých děr jako důsledek těchto výbuchů.

Objev putující černé díry má původ v pozorování efektu gravitační čočky, když světlo hvězd je odkloněno v důsledku působení gravitačního pole černé díry. Vzhledem k velké vzdálenosti je efekt čočkování nepatrný, díky čemuž je téměř nemožné jev detekovat dokonce i pomocí největších současných pozemních dalekohledů. Avšak štěstí vědcům přálo v roce 2011, kdy dva projektové týmy – Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) a Microlensing Observations in Astrophysics (MOA) – pozorovaly takovéto gravitační čočkování.

Vědci pomocí HST objevili izolovanou černou díru o hvězdné velikosti, která se nachází asi 5 200 světelných let od Země, ve směru výduti v centru Mléčné dráhy. Nyní víme, že izolované černé díry existují a mají podobné hmotnosti jako černé díry, které se nacházejí ve dvojhvězdách. Putující černá díra obdržela označení MOA-2011-BLG-191/OGLE-2011-BLG-0462, zkráceně MOA-11-191/OGLE-11-0462.

Po dobu šesti let vědci sledovali, jak se měnilo záření a doufali, že změna byla v důsledku zesílení černou dírou. Následně zjistili ještě něco – poloha hvězdy se jevila proměnná. Astronomové se domnívají, že změna může být pouze v důsledku neviditelného pohybujícího se objektu využívajícího sílu, která ovlivňuje dráhu světla při průchodu kolem něj – tj. mezihvězdná černá díra. Vědci pokračovali ve studiu hvězdy a jejího světla a posléze potvrdili, že zjasnění mělo dlouhé trvání, což jsou předpoklady pro potvrzení přítomnosti černé díry.

Klíčem k tomuto objevu je to, jak silná gravitační pole, jako jsou ta patřící černým dírám, deformují strukturu prostoru a času. Proto mohou fungovat jako zvětšovací skla, což je jev známý jako gravitační čočkování. Pokud se podaří detekovat a změřit ohyb světla způsobený těmito masivními objekty, je možné je detekovat a změřit jejich hmotnost.

Obdržená data jedno s druhým dokazují dostatečně silné potvrzení pozorování volně putující černé díry. Astronomové byli dokonce schopni určit její velikost na 7,1 hmotností Slunce. Zjistili rovněž, že se pohybovala rychlostí 162 000 km/h, tj. 45 km/s. Je pravděpodobné, že byla při výbuchu supernovy vymrštěna na současnou dráhu.

Zdroj: https://phys.org/news/2022-02-free-floating-black-hole-roaming-interstellar.html a
https://arxiv.org/pdf/2201.13296.pdf

autor: František Martinek