Odkryto najbliższą Ziemi czarną dziurę. Jest elementem układu podwójnego

Czarne dziury nie emitują i nie odbijają światła, dlatego bardzo trudno je wykryć. Obiekty te są tak masywne, że po osiągnięciu pewnego punktu (horyzontu zdarzeń) prędkość ucieczki, czyli prędkość potrzebna do opuszczenia pola grawitacyjnego obiektu, przekracza prędkość światła w próżni i nawet światło nie jest w stanie opuścić tego obszaru.

Poza sytuacjami, kiedy czarne dziury są częścią układu podwójnego lub pochłaniają materię, która emituje promieniowanie elektromagnetyczne, trudno je obserwować, bo czarne dziury są tak masywne, że nawet światło nie jest w stanie oprzeć się ich grawitacyjnemu uściskowi. O ich obecności astronomowie wnioskują na podstawie efektów grawitacyjnych wywieranych na otoczenie, czyli zachowania gwiazd i materii w ich najbliższym sąsiedztwie.

Zespół astronomów kierowany przez badaczy z University of Alabama Huntsville (UAH) zaobserwował czarną dziurę o masie gwiazdowej (około 12 razy masywniejszą od Słońca), która znajduje się, jak to określili naukowcy, "na naszym gwiezdnym podwórku". Nowo odkryta czarna dziura znajduje się około 1550 lat świetlnych od Ziemi i jest elementem układu podwójnego, do którego należy też gwiazda podobna do Słońca.

Czarna dziura o masie gwiazdowej powstaje na koniec życia masywnej gwiazdy, która zapada się pod wpływem własnej grawitacji. Jeśli nastąpi to w układzie podwójnym, w efekcie wokół siebie krążyć będą jasna gwiazda i czarna dziura.

- Jest bliżej Słońca niż jakakolwiek inna znana nam czarna dziura. Znajduje się w odległości 1550 lat świetlnych, więc jest praktycznie na naszym podwórku - mówi dr Sukanya Chakrabarti z UAH, główna autorka artykułu zgłoszonego do publikacji w "Astrophysical Journal" (obecnie z publikacją można się zapoznać w bazie pre-printów arXiv.org).

- Proste obliczenia gwiezdnej populacji sugerują, że czarne dziury o masie gwiazdowej powinny być obfite. W samej Drodze Mlecznej powinno ich być 100 milionów – mówi Chakrabarti. - Jednak czarne dziury w tym zakresie mas są trudne do zidentyfikowania – dodaje.

Aby znaleźć czarną dziurę, dr Chakrabarti wraz ze współpracownikami przeanalizowali dane prawie 200 tys. gwiazd podwójnych ze zbioru zebranego przez misję Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej. - Szukaliśmy obiektów, o których doniesiono, że mają duże masy towarzyszące, ale których jasność można przypisać jednej widocznej gwieździe – przyznaje Chakrabarti. Interesujące źródła zostały uzupełnione o pomiary spektrograficzne z różnych teleskopów, w tym Automated Planet Finder w Kalifornii, chilijskiego Giant Magellan Telescope i Obserwatorium Keck na Hawajach.

W ten sposób badacze natrafili na gwiazdę podobną do Słońca, która podlega mocnemu wpływowi grawitacyjnemu niewidocznego obiektu. Jak sugerują nowe badania, tym obiektem jest czarna dziura. Jednak znajduje się ona na tyle daleko od swojej gwiezdnej towarzyszki, że nie podkrada jej materii i nie tworzy dysku akrecyjnego, dlatego jest niewidoczna.

- Większość czarnych dziur w układach podwójnych zostało znalezionych w zakresie promieniowania rentgenowskiego. Innymi słowy, są one jasne w promieniowaniu rentgenowskim ze względu na interakcję, bo często czarna dziura pożera drugą gwiazdę. Gdy materia z drugiej gwiazdy opada na czarną dziurę, możemy zobaczyć promienie rentgenowskie – zaznacza Chakrabarti.

Wspomniane przez badaczkę układy to układu na krótkookresowych orbitach. Jednak w tym przypadku jest inaczej. - Patrzymy na czarną dziurę, ale znajduje się ona na orbicie długookresowej trwającej 185 dni, czyli około pół roku. Jest dość daleko od widocznej gwiazdy i nie robi żadnych postępów w jej kierunku - mówi dr Chakrabarti.

Źródło: University of Alabama Huntsville