Astrofizycy polują na drugą najbliższą nam supermasywną czarną dziurę
Astrofizycy zaproponowali sposób obserwacji tego, co może być drugą najbliższą Ziemi supermasywną czarną dziurą: Behemot o masie 3 milionów Słońc znajduje się w galaktyce karłowatej Lew I.
Skrajnie słaba galaktyka towarzysząca Drodze Mlecznej Lew I widoczna jako słaba plama na prawo od jasnej gwiazdy Regulus. Źródło: Scott Anttila Anttler.
Supermasywna czarna dziura, oznaczona jako Lew I*, została po raz pierwszy zaproponowana przez niezależny zespół astronomów pod koniec 2021 roku. Zespół ten zauważył, że gwiazdy nabierają prędkości w miarę zbliżania się do centrum jej macierzystej galaktyki Lew I – co jest dowodem na istnienie czarnej dziury – ale bezpośrednie obrazowanie emisji z czarnej dziury nie było możliwe.
Teraz astrofizycy CfA Fabio Pacucci i Avi Loeb proponują nowy sposób weryfikacji obecności supermasywnej czarnej dziury; ich praca została opisana w artykule opublikowanym 28 listopada 2022 roku w The Astrophysical Journal Letters.
Czarne dziury to bardzo nieuchwytne obiekty i czasami lubią bawić się z nami w chowanego – mówi Fabio Pacucci, główny autor badania. Promienie światła nie mogą uciec z ich horyzontów zdarzeń, ale środowisko wokół nich może być niezwykle jasne – jeżeli wystarczająco dużo materii wpadnie do ich studni grawitacyjnej. Ale jeżeli czarna dziura nie gromadzi masy, nie emituje światła i staje się niemożliwa do znalezienia za pomocą naszych teleskopów.
Takie wyzwanie stoi przed Lew I – galaktyką karłowatą tak pozbawioną gazu dostępnego do akrecji, że często określa się ją jako „skamielinę”. Czy zatem powinniśmy porzucić wszelkie nadzieje na jej obserwację? Być może nie, mówią astronomowie.
W naszym badaniu zasugerowaliśmy, że niewielka ilość masy traconej z gwiazd wędrujących wokół czarnej dziury może zapewnić tempo akrecji potrzebne do jej obserwacji – wyjaśnia Pacucci. Stare gwiazdy stają się bardzo duże i czerwone – nazywamy je czerwonymi olbrzymami. Czerwone olbrzymy zazwyczaj mają silne wiatry gwiazdowe, które przenoszą ułamek ich masy do otoczenia. Przestrzeń wokół Lew I* wydaje się zawierać wystarczająco dużo takich starożytnych gwiazd, aby można było ją obserwować.
Zaobserwowanie Lew I* mogłoby być przełomowe – mówi Avi Loeb, współautor badania. Byłaby to druga najbliższa nam supermasywna czarna dziura po tej w centrum naszej Galaktyki, która jest tysiąc razy mniej masywna niż ta w Drodze Mlecznej. Fakt ten podważa wszystko, co wiemy na temat ewolucji galaktyk i ich centralnych supermasywnych czarnych dziur. Jakim cudem tak przerośnięte dziecko urodziło się ze szczupłego rodzica?
Dekady badań pokazują, że większość masywnych galaktyk gości w swoim centrum supermasywną czarną dziurę, a masa czarnej dziury stanowi dziesiątą część procenta całkowitej masy sferoidalnie otaczających ją gwiazd.
W przypadku Lew I spodziewalibyśmy się znacznie mniejszej czarnej dziury. Zamiast tego, Lew I wydaje się zawierać czarną dziurę o masie kilka milionów razy większą od masy Słońca, podobną do tej, której gospodarzem jest Droga Mleczna. Jest to ekscytujące, ponieważ nauka zwykle posuwa się do przodu najbardziej, gdy dzieje się coś nieoczekiwanego kontynuuje Loeb.
Kiedy więc możemy spodziewać się obrazu czarnej dziury?
Zespół uzyskał czas teleskopowy na kosmicznym teleskopie rentgenowskim Chandra oraz radioteleskopie Very Large Array w Nowym Meksyku i obecnie analizuje nowe dane.
Pacucci mówi: Lew I* bawi się w chowanego, ale emituje zbyt dużo promieniowania, by długo pozostać niewykrytą.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
