Astronomové poprvé potvrdili černou díru hvězdné velikosti v kulové hvězdokupě Omega Centauri

Astronomům se poprvé podařilo potvrdit existenci černé díry hvězdné velikosti v kulové hvězdokupě Omega Centauri. Přestože vědci už dlouhá léta předpokládali, že se v tomto mimořádně hustém seskupení hvězd nachází celá populace podobných objektů, žádný z nich se dosud nepodařilo spolehlivě identifikovat. Nový objev tak představuje důležitý průlom a naznačuje, že v budoucnu by mohly být objeveny další černé díry tohoto typu.

Dvacet let pozorování

Na objevu se podílel tým astronomů, který analyzoval více než dvacet let pozorování pořízených Hubbleovým vesmírným teleskopem. Výzkumníci navíc využili i novější měření z Webbova vesmírného teleskopu, jehož mimořádná citlivost umožňuje velmi přesně sledovat pohyb jednotlivých hvězd.

Cílem bylo odhalit nepatrné změny v pohybu hvězd uvnitř kulové hvězdokupy Omega Centauri, vzdálené přibližně 17 700 světelných let od Země.

Tato hvězdokupa obsahuje zhruba deset milionů hvězd a představuje největší známou kulovou hvězdokupu v Mléčné dráze. Právě extrémní hustota jejího hvězdného prostředí z ní činí ideální místo pro vznik a přežívání černých děr hvězdné velikosti.

Prozradil ji pohyb jediné hvězdy

Klíčem k objevu se stala jediná nenápadná hvězda, jejíž pohyb upoutal pozornost astronomů. Ukázalo se, že obíhá kolem neviditelného objektu, který je výrazně hmotnější než ona sama. Právě takové chování obvykle prozrazuje přítomnost černé díry.

Nově objevený objekt dostal označení oMEGACat BH-2 a podle výpočtů má hmotnost přibližně 4,46 Slunce, takže patří mezi takzvané černé díry hvězdné velikosti. Ty vznikají při zhroucení velmi hmotných hvězd po výbuchu supernovy.

Zajímavostí je i samotný systém hvězdy a černé díry. Data ukazují, že stálice potřebuje k jednomu oběhu přibližně 94 let. Jde tak o nejdelší známou oběžnou dobu ze všech dosud objevených dvojic tvořených hvězdou a černou dírou.

Potvrzení dlouholeté teorie

Omega Centauri byla už dříve považována za pravděpodobný úkryt velkého množství černých děr hvězdné velikosti. Dosavadní výzkumy sice naznačily existenci mnohem hmotnější černé díry ve středu hvězdokupy – takzvané černé díry střední velikosti –, menší objekty však zůstávaly navzdory intenzivnímu hledání skryté.

První potvrzený objev nyní přináší silný důkaz, že se v této hvězdokupě skutečně může nacházet početná populace černých děr hvězdné velikosti. Podle autorů studie jde navíc pravděpodobně jen o první z mnoha objektů, které bude možné stejnou metodou postupně odhalit.

Lov na černé díry teprve začíná

Vedoucí autor studie Matthew Whitaker z Univerzity v Utahu očekává, že astronomové budou v příštích letech objevovat stále více podobných dvojic tvořených hvězdou a černou dírou. Významnou roli by měla sehrát budoucí zveřejnění dat z evropské družice Gaia, která mimořádně přesně mapuje polohy a pohyby hvězd v celé Mléčné dráze.

Ještě větší naděje vědci vkládají do připravovaného vesmírného teleskopu Nancy Grace Romanové. Ten bude schopen sledovat obrovské oblasti oblohy s přesností srovnatelnou s Hubbleovým teleskopem, ale mnohem rychleji a efektivněji. Díky tomu by mohl objevit velké množství dosud neznámých dvojic tvořených hvězdou a černou dírou.

Nová cesta k poznání černých děr

Objev ukazuje, že černé díry nemusí astronomové nacházet pouze díky rentgenovému záření nebo gravitačním vlnám. V mnoha případech je lze odhalit i nepřímo – podle jejich gravitačního působení na okolní hvězdy. Právě stále přesnější měření poloh a pohybů hvězd tak otevírají novou cestu k mapování skrytých černých děr v Mléčné dráze.

Studie, která byla zveřejněna v odborném časopise Astrophysical Journal Letters, představuje důležitý krok k lepšímu pochopení vývoje kulových hvězdokup i populace černých děr v naší Galaxii.