V nejbližším 'systému s černou dírou‘ žádná černá díra není

Tisková zpráva Evropské jižní observatoře (ESO2204, 2. března 2022)

Původní práce věnovaná systému HR 6819 vzbudila značnou pozornost vědců i novinářů. Thomas Rivinius, astronom pracující pro ESO v Chile a hlavní autor tohoto článku, nebyl nijak překvapen přijetím možného objevu černé díry v astronomické komunitě. „Nejen že je to normální, ale dokonce by to tak mělo být. Výsledky by měly být důkladně přezkoumávány, a v případě závěrů, které se dostanou do palcových titulků, to platí obzvlášť.“  

Thomas Rivinius a jeho kolegové byli přesvědčení, že data, která k systému HR 6819 získali pomocí dalekohledu MPG/ESO (MPG/ESO 2.2-metre telescope), nejlépe odpovídají trojčlennému systému s černou dírou a dvěma hvězdami, přičemž jedné hvězdě trvá oběh kolem černé díry 40 dní a druhé mnohem déle. Výzkum, který vedla Julia Bodensteiner (tehdy studující PhD na Universitě KU Leuven, Belgie), však představil odlišné vysvětlení pro stejná data: HR 6819 by mohl být pouze dvojhvězdný systém s periodou oběhu 40 dní. Tento scénář však vyžaduje, aby jedna z hvězd v nedávné minulosti přišla o značnou část své hmoty ve prospěch svého souputníka.     

„Dosáhli jsme informačního limitu dat, která jsme měli k dispozici, proto jsme museli zvolit novou pozorovací strategii, která by umožnila rozhodnout mezi těmito dvěma scénáři navrženými různými týmy,“ říká Abigail Frost, vědecká pracovnice KU Leuven, vedoucí autorka nové studie publikované v časopise Astronomy & Astrophysics.

Aby tuto záhadu vyřešili, rozhodli se členové týmů pracovat společně a získat nová, detailnější data k systému HR 6819 pomocí dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope) a interferometru VLTI (Very Large Telescope Interferometer). „VLTI bylo jediné zařízení, které nám mohlo poskytnout měření, jaká jsme potřebovali k rozhodnutí mezi dvěma možnými variantami,“ říká Dietrich Baade, spoluautor původní studie i nového článku. Jelikož nedávalo smysl žádat o stejná pozorování dvakrát, spojily týmy své síly. Tato spolupráce vědcům umožnila optimalizovat zdroje a využít znalosti k odhalení skutečné povahy systému.    

„Scénáře, které jsme testovali, byly zcela jasné, navzájem odlišné a snadno rozlišitelné pomocí těch správných přístrojů,“ říká Thomas Rivinius. „Shodli jsme se, že v systému jsou dva zdroje světla, otázka tedy zněla, zda obíhají blízko kolem sebe, jako v případě s přenosem hmoty, anebo jsou od sebe daleko, což by odpovídalo scénáři s černou dírou.“  

Aby mohli rozhodnout mezi navrženými variantami, použili astronomové k pozorování dva přístroje – GRAVITY pro interferometr VLTI a MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) pro dalekohled VLT. 

„Pozorování pomocí MUSE potvrdila, že se v systému nenachází jasný souputník s dlouhou periodou oběhu, zatímco vysoké rozlišení GRAVITY umožnilo rozlišit dvojici zdrojů ležících od sebe jen asi ve třetinové vzdálenosti, než dělí Slunce a Zemi,“ popisuje Abigail Frost. „Tato data se ukázala být posledním dílkem skládanky a umožnila nám učinit závěr, že HR 6819 je skutečně pouze dvojhvězdný systém a že černou díru neobsahuje.“ 

„Naše dosud nejlepší interpretace je, že jsme dvojhvězdný systém zachytili krátce poté, co jedna z hvězd nasála atmosféru svého souputníka. To je u těsných dvojhvězd poměrně běžný jev, který je někdy populárně označován jako hvězdný vampyrismus,“ vysvětluje Julia Bodensteiner, nyní vědecká pracovnice ESO v Německu a spoluautorka nové práce. „Zatímco hvězda – dárce – o část materiálu přišla, došlo u příjemce k urychlení rotace.“   

„Zaznamenat tuto postinterakční fázi je velmi obtížné, protože na hvězdné poměry trvá opravdu krátce,“ dodává Abigail Frost. „Proto jsou naše poznatky o systému HR 6819 tak vzrušující. Jedná se totiž o dokonalého kandidáta, na kterém lze studovat, jakým způsobem výměna hmoty ovlivňuje vývoj hmotných hvězd a přeneseně také vznik doprovodných jevů včetně gravitačních vln či explozí supernov.“ 

Nově zformovaný společný tým KU Leuven-ESO nyní plánuje dlouhodobé pečlivé monitorování systému  HR 6819 pomocí interferometru VLTI a přístroje GRAVITY. Vědci se chystají provést studii systému v čase, aby lépe pochopili jeho vývoj a zpřesnili jeho parametry. Získané informace použijí k dalšímu prohloubení znalostí o dvojhvězdných systémech. 

Pokud jde o pátrání po černých dírách, zůstávají členové týmu optimisty. „Černé díry hvězdných hmotností jsou díky svým vlastnostem jen obtížně zachytitelné, říká Thomas  Rivinius. „Ale řádové odhady naznačují, že jen v naší Galaxii jich jsou desítky až stovky milionů,“ dodává Dietrich Baade. Je tedy jen otázkou času, než se astronomům podaří nějakou objevit.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku „HR 6819 is a binary system with no black hole: Revisiting the source with infrared interferometry and optical integral field spectroscopy“ (DOI: 10.1051/0004-6361/202143004) zveřejněném v časopise in Astronomy & Astrophysics. 

Výzkum byl podpořen Evropskou výzkumnou radou (European Research Council) v rámci programu Evropské unie Horizont 2020: výzkum a inovace (grantová smlouva č. 772225: MULTIPLES; PI: Hugues Sana). 

Složení týmu: A. J. Frost (Institute of Astronomy, KU Leuven, Belgie [KU Leuven]), J. Bodensteiner (European Southern Observatory, Garching, Německo [ESO]), Th. Rivinius (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO Chile]), D. Baade (ESO), A. Mérand (ESO), F. Selman (ESO Chile), M. Abdul-Masih (ESO Chile), G. Banyard (KU Leuven), E. Bordier (KU Leuven, ESO Chile), K. Dsilva (KU Leuven), C. Hawcroft (KU Leuven), L. Mahy (Royal Observatory of Belgium, Brussels, Belgie), M. Reggiani (KU Leuven), T. Shenar (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Nizozemí), M. Cabezas (Astronomický ústav Akademie věd ČR, Praha, Česká republika [ASCR]), P. Hadrava (ASCR), M. Heida (ESO), R. Klement (The CHARA Array of Georgia State University, Mount Wilson Observatory, Mount Wilson, USA) a H. Sana (KU Leuven).

Evropská jižní observatoř (ESO) umožňuje vědcům z celého světa objevovat tajemství vesmíru ku prospěchu všech. Navrhujeme, stavíme a provozujeme pozemní observatoře světové úrovně, které astronomové využívají k řešení vzrušujících otázek a šíření fascinace astronomií. Podporujeme mezinárodní spolupráci v astronomii. ESO byla založena jako mezivládní organizace v roce 1962 a dnes ji tvoří 16 členských států  – Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie – a dvojice strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálie. Ústředí ESO, návštěvnické centrum a planetárium ESO Supernova se nachází v blízkosti Mnichova v Německu, zatímco chilská poušť Atacama, úžasné místo s jedinečnými podmínkami pro pozorování oblohy, hostí naše dalekohledy. ESO provozuje tři observatoře: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na hoře Paranal jsou to dalekohled VLT (Very Large Telescope) a interferometr VLTI (Very Large Telescope Interferometer), stejně jako dva přehlídkové teleskopy – VISTA pracující v infračervené oblasti a VST (VLT Survey Telescope) pro viditelné světlo. Na Observatoři Paranal bude ESO také hostit a provozovat pole teleskopů CTAS (Cherenkov Telesope Array South) pro detekci Čerenkovova záření v atmosféře – největší a nejcitlivější observatoř gama záření na světě. Společně s mezinárodními partnery provozuje ESO teleskopy pro milimetrovou a submilimetrovou oblast APEX a ALMA pracující na planině Chajnantor. Na hoře Cerro Armazones poblíž Paranalu stavíme nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled, Extremly Large Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“. Z našich kanceláří v Santiagu řídíme naši činnost v Chile a spolupráci s místními partnery a veřejností.

Odkazy

• vědecký článek
• Blog post
• snímky dalekohledu VLT a interferometru VLTI
• pro novináře: tiskové zprávy pod embargem ve vašem jazyce (REGISTRACE)
• pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO

Kontakty

Petr Kabáth; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; překlad; Email: j.srba@seznam.cz

Abigail Frost; KU Leuven; Leuven, Belgium; Tel.: +56-2-2463-3280; Mobil: +56-9-3548-9255
Email: abi.frost@kuleuven.be

Thomas Rivinius; European Southern Observatory; Santiago, Chile; Tel.: +56-9-8288-4950
Email: triviniu@eso.org

Julia Bodensteiner; European Southern Observatory; Garching bei München, Germany
Tel.: +49-89-3200-6409; Email: julia.bodensteiner@eso.org

Dietrich Baade; European Southern Observatory; Garching bei München, Germany; Tel.: +49-89-6096-295 Email: dbaade@eso.org

Hugues Sana; KU Leuven; Leuven, Belgium; Tel.: +32-16-3743-61; Email: hugues.sana@kuleuven.be

Bárbara Ferreira; ESO Media Manager; Garching bei München, Germany; Tel.: +49-89-3200-6670; Mobil: +49-151-2416-6400; Email: press@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva ESO2204 - 2. března 2022