Objevena černá díra ukrytá ve hvězdokupě mimo naši Galaxii

Nově objevená černá díra byla nalezena v hvězdokupě NGC 1850, kterou tvoří několik tisíc hvězd a která leží ve vzdálenosti zhruba 160 tisíc světelných let od nás v malé sousední galaxii – Velkém Magellanově oblaku. 

„Podobně jako Sherlock Holmes sledující skupinu zločinců na základě chyb, kterých se dopustili, i my prohlížíme každou jednotlivou hvězdu v této kupě s ‚lupou‘ v ruce a snažíme se najít důkazy přítomnosti černých děr, aniž bychom je přímo spatřili,“ říká Sara Saracino (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, UK), vedoucí výzkumu, jehož výsledky jsou prezentovány v článku přijatém k publikaci v prestižním vědeckém časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. „Uvedené výsledky sice ‚usvědčují‘ pouze jednoho z hledaných ‚pachatelů‘, ale když odhalíte jednoho, jste na dobré cestě najít další, dokonce i v jiných hvězdokupách.“ 

Ukázalo se, že první ‚usvědčený podezřelý‘ je objekt asi 11krát hmotnější než Slunce. Nezpochybnitelným důkazem se pro vědce stalo jeho gravitační působení na hvězdu o hmotnosti pěti Sluncí, která kolem něj obíhá. 

Astronomové již v minulosti zaznamenali takto malé černé díry ‚hvězdné hmotnosti‘ i v cizích galaxiích. To však bylo na základě sledování rentgenového záření, které emituje hmota padající do černé díry, nebo prostřednictvím gravitačních vln vznikajících při vzájemné kolizi černých děr (nebo černé díry a neutronové hvězdy). 

Většina černých děr hvězdné hmotnosti však o sobě nedává vědět ani rentgenovým zářením, ani gravitačními vlnami. „Naprostou většinu těchto objektů je možné odhalit pouze dynamicky,“ říká člen týmu Stefan Dreizler (Georg-August-University Göttingen, Německo). „Když černá díra tvoří systém s obyčejnou hvězdou, vzájemně ovlivňují svůj oběžný pohyb, a takové soustavy můžeme nalézt našimi sofistikovanými přístroji.“ 

Dynamická metoda, kterou použila Sara Saracino a její tým, by mohla astronomům umožnit nalezení mnohem většího počtu černých děr a pomoci tak rozkrýt řadu jejich tajemství. „Každá jednotlivá detekce, která se nám podaří, bude důležitá pro naše chápání hvězdokup a černých děr v nich,“ upozorňuje spoluautor studie Mark Gieles (University of Barcelona, Španělsko).  

Objev v NGC 1850 představuje první případ, kdy se podařilo černou díru najít v takto mladé hvězdokupě (která je stará pouze asi 100 milionů let, což je v astronomických měřítkách času jen okamžik). Použitím této dynamické metody při pozorování podobných kup by mohla být nalezena řada mladých černých děr, což dále umožní získat nové informace o jejich vývoji. Srovnáním s většími exempláři ve starších hvězdokupách by astronomové rádi zjistili, jakým způsobem tyto objekty ‚rostou‘ prostřednictvím pohlcování hvězd nebo vzájemným spojováním. Zkoumání demografie černých děr ve hvězdokupách také dále zlepší naše chápání původu zdrojů gravitačních vln.  

Při svém výzkumu členové týmu využili data nasbíraná během dvou let pomocí přístroje MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), který pracuje ve spojení s dalekohledem ESO/VLT (Very Large Telescope) na Observatoři Paranal v Chilské poušti Atacama. „MUSE nám umožnil sledovat velmi hustá hvězdná pole, jakými jsou centrální oblasti hvězdokup, a analyzovat světlo každé jednotlivé hvězdy ležící i poblíž středu. Konečným výsledkem jsou informace o tisících hvězd na jediném záběru, tedy přinejmenším 10krát více měření, než bychom získali jakýmkoliv jiným přístrojem,“ vysvětluje spoluautor studie Sebastian Kamann (Liverpool’s Astrophysics Research Institute), dlouhodobě pracující s přístrojem MUSE. Díky tomuto postupu mohli členové týmu zaznamenat neobvyklý pohyb hvězdy, který upozornil na přítomnost černé díry. Data z dalších přístrojů – Experimentu pro gravitační čočkování (Optical Gravitational Lensing Experiment) University ve Varšavě a kosmického teleskopu HST (NASA/ESA Hubble Space Telescope) – vědcům následně umožnila změřit hmotnost černé díry a potvrdit tak jejich objev. 

S pomocí dalekohledu ESO/ELT (Extremely Large Telescope) v Chile, který by měl zahájit vědecké operace na konci tohoto desetiletí, astronomové budou schopni najít ještě více skrytých černých děr. „ELT přinese skutečnou revoluci do tohoto oboru,“ dodává Sara Sacarino. „Umožní nám pozorovat výrazně slabší hvězdy ve stejném zorném poli a také hledat černé díry v kulových hvězdokupách ležících v mnohem větší vzdálenosti." 

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku, který bude publikován ve vědeckém časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (https://doi.org/10.1093/mnras/stab3159). 

Složení týmu: S. Saracino (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, UK [LJMU]), S. Kamann (LJMU), M. G. Guarcello (Osservatorio Astronomico di Palermo, Palermo, Itálie), C. Usher (Department of Astronomy, Oskar Klein Centre, Stockholm University, Stockholm, Švédsko), N. Bastian (Donostia International Physics Center, Donostia-San Sebastian, Španělsko, Basque Foundation for Science, Bilbao, Španělsko & LJMU), I. Cabrera-Ziri (Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Heidelberg, Německo), M. Gieles (ICREA, Barcelona, Španělsko a Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Barcelona, Španělsko), S. Dreizler (Institute for Astrophysics, Georg-August-University Göttingen, Göttingen, Německo [GAUG]), G. S. Da Costa (Research School of Astronomy and Astrophysics, Australian National University, Canberra, Austrálie), T.-O. Husser (GAUG) a V. Hénault-Brunet (Department of Astronomy and Physics, Saint Mary’s University, Halifax, Kanada).

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

• odborný článek
• snímky dalekohledu VLT
• více informací o dalekohledu ESO/ELT
• 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

Sara Saracino; Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University; Liverpool, United Kingdom; Email: S.Saracino@ljmu.ac.uk

Sebastian Kamann; Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University; Liverpool, United Kingdom; Email: S.Kamann@ljmu.ac.uk

Stefan Dreizler; Institute for Astrophysics, University of Göttingen; Göttingen, Germany; Email: dreizler@astro.physik.uni-goettingen.de

Mark Gieles; ICREA, Barcelona, Spain and Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona; Barcelona, Spain; Email: mgieles@icc.ub.edu

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

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva Evropské jižní observatoře (ESO2116, 11. listopadu 2021)