Odkryto uśpioną czarną dziurę poza naszą Galaktyką

Międzynarodowy zespół astronomów, w tym naukowcy z Polski, znalazł uśpioną czarna dziurę o masie gwiazdowej w Wielkim Obłoku Magellana.

Wizja artystyczna ukazująca, jak mógłby wyglądać układ VFTS 243, gdybyśmy obserwowali go z bliska. Źródło: ESO/L. Calçada.

Po raz pierwszy nasz zespół zebrał się, aby poinformować o odkryciu czarnej dziury, zamiast je odrzucić” – mówi prowadzący badania dr Tomer Shenar z Uniwersytetu Amsterdamskiego w Holandii.

Znaleźliśmy igłę w stogu siana” – mówi Shenar. Chociaż zaproponowano innych podobnych kandydatów na czarne dziury, zespół twierdzi, że jest to pierwsza „uśpiona” czarna dziura o masie gwiazdowej, która została jednoznacznie wykryta poza galaktyką Drogi Mlecznej. Praca została opublikowana w czasopiśmie Nature Astronomy.

Gwiazdowe czarne dziury powstają, gdy masywne gwiazdy osiągają kres swojego życia i zapadają się pod wpływem własnej grawitacji. W układzie podwójnym proces ten pozostawia po sobie czarną dziurę na orbicie ze świecącą gwiazdą towarzyszącą. O czarnej dziurze mówimy, że jest uśpiona, jeżeli nie emituje wysokoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego, co jest typowym sposobem wykrywania takich czarnych dziur.

Odkrycia dokonano dzięki sześcioletnim obserwacjom uzyskanym przy pomocy Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) ESO oraz wieloletnim obserwacjom prowadzonym przez zespół OGLE z użyciem Teleskopu Warszawskiego w Obserwatorium Las Campanas w Chile.

To niewiarygodne, że prawie nie wiemy o żadnych uśpionych czarnych dziurach, biorąc pod uwagę, jak powszechne zdaniem astronomów one są – wyjaśnia współautor pracy Pablo Marchant z KU Leuven. Nowo znaleziona czarna dziura ma co najmniej dziewięć mas Słońca i okrąża gorącą, niebieską gwiazdę o masie 25 razy większej od masy Słońca.

Uśpione czarne dziury są szczególnie trudne do zauważenia, ponieważ nie oddziałują zbytnio z otoczeniem.

Od ponad dwóch lat szukamy takich układów podwójnych z czarną dziurą – mówi współautorka Julia Bodensteiner, pracownik naukowy w ESO w Niemczech. Byłam bardzo podekscytowana, gdy usłyszałam o VFTS 243, który moim zdaniem jest najbardziej przekonującym kandydatem zgłoszonym do tej pory.

Aby znaleźć VFTS 243, zespół przeszukał prawie 1000 masywnych gwiazd w Mgławicy Tarantula, ogromnym obszarze gwiazdotwórczym w Wielkim Obłoku Magellana, szukając tych, które mogą mieć czarne dziury jako towarzyszy. Identyfikacja tych towarzyszy jako czarne dziury jest niezwykle trudna, ponieważ istnieje tak wiele alternatywnych możliwości.

Odkrycie pozwala zespołowi na unikalne spojrzenie na procesy towarzyszące powstawaniu czarnych dziur. Astronomowie uważają, że czarna dziura o masie gwiazdowej powstaje w wyniku zapadania się jądra umierającej masywnej gwiazdy, ale nie wiadomo, czy towarzyszy temu potężna eksplozja supernowej.

Gwiazda, która uformowała czarną dziurę w VFTS 243 wydaje się zapadać całkowicie, bez śladu wcześniejszej eksplozji – wyjaśnia Shaner. Dowody na ten scenariusz „bezpośredniego kolapsu” pojawiły się niedawno, ale nasze badanie prawdopodobnie dostarcza jednej z najbardziej bezpośrednich wskazówek. Ma to olbrzymie implikacje dla pochodzenia fuzji czarnych dziur.

Czarna dziura w VFTS 243 została znaleziona dzięki sześcioletnim obserwacjom Mgławicy Tarantula przez instrument Fibre Large Array Multi Element Spectrograph (FLAMES) na VLT. FLAMES pozwala astronomom obserwować ponad sto obiektów jednocześnie, co stanowi znaczną oszczędność czasu teleskopu w porównaniu z badaniem każdego obiektu pojedynczo.

Zespół zachęca do badania i ma nadzieję, że praca umożliwi odkrycie czarnych dziur o masie gwiazdowej orbitujących wokół masywnych gwiazd, których tysiące jest spodziewanych w Drodze Mlecznej i Obłokach Magellana.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej informacji:

Popularne posty z tego bloga

Dziwne fale radiowe wyłaniają się z kierunku centrum Galaktyki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Strumień Magellana nad Drogą Mleczną może być pięć razy bliżej niż wcześniej sądzono