V centru Galaxie byla spatřena nová černá díra, která je chybějícím článkem zajímavé skládanky

Zdá se, že se nám konečně podařilo najít alespoň některé z „chybějících“ černých děr ve vesmíru. Zdá se, že hvězdokupa IRS 13 poblíž středu galaxie ukrývá ve svém nitru černou díru.

Způsob, jakým se tyto hvězdy rojí a obíhají, navíc naznačuje, že černá díra je raritou – patří do středního hmotnostního pásma, mezi ty, které mají hmotnost podobnou hvězdám, a supermasivní monstra. Takové černé díry se střední hmotností se objevují velmi zřídka, což je samo o sobě vzrušující… ale třešničkou na dortu je jejich umístění.

Černá díra se nachází pouhých 0,1 světelného roku od galaktického centra a zdá se, že je jedním ze stavebních kamenů, které podporují pokračující růst a vývoj supermasivní černé díry v jádru Mléčné dráhy, Sagittarius A* (Sgr A*).

Jedná se o zásadní vodítko, které nám může pomoci pochopit, jak černé díry rostou, a překlenout tak propast mezi hmotností hvězdného rozsahu a supermasivními černými dírami. Černé díry jsou konečným bodem evoluce v životě masivní hvězdy, ale pozorované hmotnosti těchto objektů jsou záhadou.

V oblasti hvězdných hmotností máme černé díry, které vznikají ze zhroucených jader masivních hvězd (a jejich splynutí). Pro černou díru vzniklou z jedné hvězdy je horní hranice hmotnosti přibližně 80násobek hmotnosti Slunce.

U supermasivních černých děr je rozmezí hmotností špatně definováno, ale obecně se uznává, že jde o miliony až miliardy hmotností Slunce. Cokoli mezi přibližně 100 hmotnostmi Slunce a 100 000 až milionem hmotností Slunce je mezihmotnostní rozsah, ve kterém bylo nalezeno šokujícím způsobem málo objektů. Důvodem, proč je to šokující, je to, že zůstává volná vývojová cesta mezi malými a velkými černými dírami.

Ve statistice pozorování mezi černými dírami s hvězdnou hmotností a supermasivními černými dírami je mezera, kterou nelze snadno vysvětlit, což znamená, že máme jen málo důkazů o růstu z jednoho bodu do druhého.

IRS 13 byla objevena před něco málo více než 25 lety a od té doby si astronomové lámou hlavu. Zpočátku se předpokládalo, že jde o jedinou masivní hvězdu. Pak se stala dvojhvězdou. Pak Wolf-Rayetova hvězda, masivní hvězda na pokraji supernovy. Od té doby byla identifikována jako malá hvězdokupa, která je však stále záhadná. Je tak blízko Sgr A* – černé díry o hmotnosti 4,3 milionu Sluncí, že by taková hvězdokupa neměla být schopna udržet svou těsnou strukturu.

Tým vedený astrofyzikem Florianem Peißkerem z Univerzity v Kolíně nad Rýnem v Německu chtěl tuto záhadu vyřešit, a tak se vědci podívali na způsob, jakým se hvězdy a plynné shluky v této hvězdokupě pohybují. Očekávali, že pohyb bude relativně náhodný, ale místo toho zjistili, že je poměrně uspořádaný. Existují dvě možná vysvětlení. Jedním z nich je vliv Sgr A*, který nějakým způsobem upravuje dráhy objektů v IRS 13. Tým však usoudil, že uvnitř hvězdokupy musí být něco, co ji gravitačně udržuje v neporušeném stavu.

Provedli pozorování a modelování, aby zjistili, co to je. Sledováním pohybů hvězdokupy určili místo, kde by se tento hustý objekt mohl nacházet. V tomto místě pozorovali rentgenové záření a prstenec ionizovaného plynu, který rotuje rychlostí asi 130 kilometrů za sekundu.

Na základě všech těchto pohybů pak vypočítali hmotnost objektu ve středu prstence. Jejich objekt se překlopil na kosmické váhy o hmotnosti přibližně 30 000 hmotností Slunce. Mohlo by jít jen o jedinou věc: o černou díru střední hmotnosti.

Budoucí pozorování pomocí nejmodernějších přístrojů nám poskytnou více informací o tomto záhadném objektu, ale prozatím se zdá, že tato hvězdokupa představuje významný krok k pochopení vývoje černých děr.

„IRS 13 se zdá být základním stavebním kamenem pro růst naší centrální černé díry SgrA*,“ říká Peißker. „Tato fascinující hvězdokupa nepřestává překvapovat vědeckou komunitu od doby, kdy byla zhruba před dvaceti lety objevena. Zpočátku byla považována za neobvykle těžkou hvězdu. Díky datům s vysokým rozlišením však nyní můžeme potvrdit složení stavebního bloku se středně hmotnou černou dírou v centru.“

Autor: Lukáš Drahozal

Zdroj: portal.uni-koeln.de/en