Ve hvězdokupě Omega Centauri nalezena skrytá skupina černých děr

Konečně se podařilo rozluštit desítky let trvající záhadu podivných pohybů hvězd v Omega Centauri, největší hvězdokupě Mléčné dráhy. Omega Centauri byla zkoumána s cílem zjistit, zda jsou vysoké rychlosti jejích hvězd způsobeny černou dírou střední hmotnosti nebo více menšími černými dírami hvězdné velikosti. Nejnovější údaje z urychlení pulsarů naznačují druhou možnost, což posunuje naše chápání vzniku černých děr.

Záhady Omega Centauri
Omega Centauri, masivní hvězdokupa s téměř deseti miliony hvězd, se nachází v souhvězdí Kentaura. Astronomové si již dlouho lámou hlavu nad neobvykle vysokými rychlostmi hvězd v blízkosti jejího středu. Objevily se dvě hlavní teorie, které to vysvětlují: přítomnost černé díry střední hmotnosti (IMBH – Intermediate-Mass Black Hole), jejíž hmotnost je asi 100 000krát větší než hmotnost Slunce, nebo shluk menších černých děr hvězdné velikosti, z nichž každá má jen několikanásobnou hmotnost Slunce.

Hvězdný vývoj naznačuje, že by se v centru hvězdokupy měly přirozeně tvořit černé díry. Astronomové se však domnívali, že většina těchto černých děr bude časem vyvržena v důsledku gravitačních interakcí s blízkými hvězdami. Díky tomuto předpokladu se existence jediné IMBH jevila jako pravděpodobnější. Teorie IMBH získala další podporu, když vědci pozorovali ještě rychleji se pohybující hvězdy v blízkosti jádra Omega Centauri, což by se dalo vysvětlit interakcí s masivní centrální černou dírou.

Zkoumání černých děr střední hmotnosti
Černé díry střední hmotnosti (IMBH) jsou pro astronomy zajímavé, protože mohou být „chybějícím článkem“ mezi černými dírami hvězdné velikosti a supermasivními černými dírami. Černé díry hvězdné velikosti vznikají při zániku hmotných hvězd a byly již nalezeny různými technikami. Supermasivní černé díry se nacházejí v centrech velkých galaxií a jejich hmotnost může být milionkrát až miliardkrát větší než hmotnost Slunce. V současné době nevíme, jak supermasivní černé díry vznikají a zda začínají svůj život jako černé díry s hvězdnou hmotností. Nalezení IMBH by mohlo tuto kosmickou hádanku vyřešit.

Nový výzkum, na kterém se podílela Univerzita v Surrey, se nově zabýval anomálními rychlostmi hvězd v centru Omega Centauri, ale tentokrát vědci použili nová data. Poprvé zkombinovali údaje o anomálních rychlostech s novými údaji o zrychlení pulsarů. Pulsary, stejně jako černé díry, vznikají z umírajících hvězd. Váží až dvojnásobek hmotnosti Slunce, mají průměr pouhých 20 km a mohou se roztočit až 700krát za sekundu. Při otáčení vysílají rádiové vlny podél své osy rotace. Rádiový paprsek detekujeme na Zemi jako maják, což nám umožňuje jej detekovat.

Pulsary: Přesné hodiny ve vesmíru
Pulsary jsou přírodní hodiny, téměř stejně přesné jako atomové hodiny na Zemi. Pečlivým měřením změny rychlosti jejich rotace mohou astronomové vypočítat, jak se pulsary zrychlují, a přímo tak zkoumat intenzitu gravitačního pole v centru Omega Centauri. Kombinací těchto nových měření zrychlení s hvězdnými rychlostmi dokázali vědci ze Surrey, Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC, Španělsko) a Laboratoire de Physique Théorique LAPTh v Annecy-le-Vieux (Francie) rozlišit mezi IMBH a shlukem černých děr a tím upřednostnit druhou variantu.

Profesor Justin Read, spoluautor studie z University of Surrey, řekl: „Pátrání po nepolapitelných černých dírách střední hmotnosti pokračuje. V centru Omega Centauri by se stále mohla nacházet jedna z nich, ale naše práce naznačuje, že musí mít hmotnost menší než asi šestitisícinásobek hmotnosti Slunce a žít vedle shluku černých děr s hvězdnou hmotností. Existuje však velká šance, že ji brzy objevíme.“

Andrés Bañares Hernández, hlavní autor studie z IAC, řekl: „Již dlouho víme o supermasivních černých dírách v centrech galaxií a menších černých dírách s hvězdnou hmotností v naší Galaxii. Myšlenka černých děr střední hmotnosti, které by mohly překlenout mezeru mezi těmito extrémy, však zůstává neprokázána. Studiem Omega Centauri – pozůstatku trpasličí galaxie – jsme mohli zpřesnit naše metody a učinit krok vpřed v pochopení, zda takové černé díry existují a jakou roli mohou hrát ve vývoji hvězdokup a galaxií. Tato práce pomáhá vyřešit dvě desetiletí trvající diskusi a otevírá nové možnosti pro budoucí výzkum.“

„Vznik pulsarů je také aktivní oblastí studia, protože jich bylo v poslední době objeveno velké množství. Omega Centauri je ideálním prostředím pro studium modelů jejich vzniku, což se nám v naší analýze podařilo poprvé.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/mystery-solved-hidden-black-hole-cluster-found-in-omega-centauri/ a https://www.surrey.ac.uk/news/black-hole-debate-settled-stellar-mass-black-holes-found-heart-milky-ways-largest-star-cluster

autor: František Martinek