Dalekohledy ESO odhalily nejbližší a zároveň nejtěsnější pár superhmotných černých děr

Pár superhmotných černých děr leží v galaxii NGC 7727 vzdálené od nás asi 89 milionů světelných let, která se na obloze nachází v souhvězdí Vodnáře. I když se to může zdát daleko, předchozí rekord, 470 milionů světelných let, překonala tato dvojice se značným náskokem a stala se nejbližším známým vázaným systémem superhmotných černých děr.  

Superhmotné černé díry se ukrývají v centrech hmotných galaxií, a pokud se dvě takové galaxie sloučí dohromady, ocitnou se i černé díry na ‚kolizním kurzu‘. Pár v galaxii NGC 7727 překonal také dosud platný rekord nejmenší vzájemné vzdálenosti – komponenty leží jen asi 1 600 světelných let od sebe. „Poprvé se nám podařilo najít dvě superhmotné černé díry takto blízko u sebe. Je to méně než polovina dosavadního rekordu,“ upozorňuje astronomka Karina Voggel (Strasbourg Observatory, Francie), hlavní autorka studie publikované ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.  

„Malá vzdálenost a vzájemná rychlost těchto dvou černých děr ukazuje, že se nakonec spojí do jedné obří, a to v průběhu následujících 250 milionů let,“ doplňuje spoluautor práce, profesor Holger Baumgardt (University of Queensland, Austrálie). Vzájemné slučování černých děr této velikosti by mohlo vysvětlovat, jakým způsobem vznikly vůbec nejhmotnější objekty tohoto typu ve vesmíru.

Karina Voggel a její tým byli schopni určit hmotnosti jednotlivých komponent objevené dvojice, a to pomocí sledování jejich gravitačního působení na pohyb hvězd v okolí. Větší černá díra leží v samotném jádru galaxie NGC 7727 a její hmotnost byla určena na téměř 154 milionů Sluncí. Její souputník je o poznání lehčí, váží jen asi 6,3 milionu hmotností Slunce.

Touto metodou byly hmotnosti složek u páru superhmotných černých děr určeny rovněž poprvé. Umožnila to jednak relativně malá vzdálenost mateřské galaxie, ale také detailní pozorování, které členové týmu získali pomocí přístroje MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) pracujícího ve spojení s dalekohledem ESO/VLT (Very Large Telescope). Vedoucí autorka studie se s přístrojem naučila pracovat během své studentské stáže v ESO. Měření hmotností pomocí MUSE a využití dalších dat získaných kosmickým dalekohledem HST (NASA/ESA Hubble Space Telescope) vědcům umožnilo potvrdit, že objekty v galaxii NGC 7727 jsou skutečně černé díry.

Astronomové předpokládali, že tato galaxie obsahuje dvě velké černé díry. Až dosud ale nebyli schopni potvrdit jejich přítomnost, protože nepozorovali velké množství záření s vysokou energií přicházející z jejich bezprostřední blízkosti, které by je jinak prozradilo. „Naše závěry naznačují, že by ve vesmíru mohlo existovat mnohem víc těchto reliktů galaktických kolizí a ty by mohly skrývat řadu černých děr, které stále čekají na objevení,“ říká Karina Voggel. „Celkový počet známých superhmotných černých děr v blízkém okolním vesmíru by se tak mohl zvednout až o 30 %.“

Předpokládá se, že při hledání podobných skrytých párů superhmotných černých děr přinese značný pokrok budovaný dalekohled ESO/ELT (Extremely Large Telescope), který by měl zahájit vědeckou činnost na konci tohoto desetiletí v chilské poušti Atacama. „Toto pozorování je pouhý začátek,“ dodává spoluautor práce astronom Steffen Mieske (ESO, Chile, Vedoucí vědeckých operací Observatoře Paranal). „S přístrojem HARMONI a dalekohledem ELT budeme schopni podobné objekty detekovat na značně větší vzdálenost. ELT bude pro porozumění těmto objektům zásadní.“

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku "First Direct Dynamical Detection of a Dual Super-Massive Black Hole System at sub-kpc Separation" publikovaném v časopise Astronomy & Astrophysics (doi: 10.1051/0004-6361/202140827).

Složení týmu: Karina T. Voggel (Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg, Francie), Anil C. Seth (University of Utah, Salt Lake City, USA [UofU]), Holger Baumgardt (School of Mathematics and Physics, University of Queensland, St. Lucia, Austrálie), Bernd Husemann (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Německo [MPIA]), Nadine Neumayer (MPIA), Michael Hilker (European Southern Observatory, Garching bei München, Německo), Renuka Pechetti (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Liverpool, UK), Steffen Mieske (European Southern Observatory, Santiago de Chile, Chile), Antoine Dumont (UofU) a Iskren Georgiev (MPIA).

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 Austrálii. 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 Chajnantoru. 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
• snímky dalekohledu VLT

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

Karina Voggel; Strasbourg Observatory, University of Strasbourg; Strasbourg, France; Email: karina.voggel@astro.unistra.fr

Holger Baumgardt; School of Mathematics and Physics, University of Queensland; St. Lucia, Queensland, Australia; Tel.: +61 (0)7 3365 3430; Email: h.baumgardt@uq.edu.au

Steffen Mieske; European Southern Observatory; Vitacura, Santiago, Chile; Tel.: +56 22 463 3060; Email: smieske@eso.org

Bárbara Ferreira; ESO Media Manager; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6670; Mobil: +49 151 241 664 00; Email: press@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva Evropské jižní observatoře (ESO2117, 30. listopadu 2021)