Podivné chování hvězdy prozradilo černou díru skrytou v nitru hvězdokupy
Astronomové objevili v nitru hvězdokupy NGC 3201 stálici s velmi podivným chováním. Zdá se, že obíhá kolem černé díry asi čtyřikrát hmotnější než Slunce, která by tak mohla být první neaktivní černou dírou nalezenou v kulové hvězdokupě a první objevenou na základě přímého pozorování gravitačního působení
Kulové hvězdokupy jsou mohutnými sférickými uskupeními desetitisíců hvězd a vyskytují se ve většině galaxií. Patří k nejstarším známým systémům hvězd ve vesmíru a jejich vznik je datován do samotných počátků vývoje galaxií. V současnosti je v naší Galaxii známo více než 150 kulových hvězdokup.
Záhada prchající hvězdy
Jedna z nich, nesoucí označení NGC 3201 a na obloze ležící v jižním souhvězdí Plachty, byla nedávno zkoumána s použitím přístroje MUSE a dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope) na observatoři Paranal v Chile. Mezinárodní vědecký tým objevil, že jedna z hvězd v této hvězdokupě se chová poněkud neobvykle – s periodou 167 dní se pohybuje směrem k nám a od nás rychlostí několik stovek tisíc kilometrů za hodinu.
Vedoucí autor článku Benjamin Giesers byl chováním hvězdy opravdu zaskočen: „Hvězda obíhá kolem něčeho, co je naprosto neviditelné a co přitom musí vážit čtyřikrát více než Slunce – takže to může být jedině černá díra! První černá díra, která byla objevena v kulové hvězdokupě přímým pozorováním jejího gravitačního působení.“
Vztah mezi černými děrami a kulovými hvězdokupami je důležitý, ale dosud obestřený tajemstvím. Vzhledem k hmotnosti a značnému stáří těchto hvězdokup se předpokládá, že se v nich vytvořilo značné množství černých děr hvězdné hmotnosti – vznikaly během vývoje kupy následkem exploze a kolapsu v závěrečné fázi života hmotných hvězd.
Černá díra hvězdné hmotnosti
Na základě pozorovaných vlastností hvězdy vědci určili, že se jedná o stálici o hmotnosti asi 0,8 Slunce. Hmotnost druhé tajemné složky tohoto systému pak určili na 4,36 hmotností Slunce – téměř jistě se tedy jedná o černou díru.
Protože nezářící objekt v binárním systému nelze přímo pozorovat, je zde ještě jiné možné vysvětlení (ačkoliv mnohem méně přesvědčivé). Mohlo by se jednat o trojhvězdný systém, který tvoří dvě těsně vázané neuronové hvězdy, kolem kterých obíhá pozorovaná hvězda. Tato varianta však vyžaduje, aby obě těsně vázané hvězdy měly hmotnost alespoň dvou Sluncí, a takový dvojhvězdný systém dosud nebyl pozorován.
Nedávná pozorování rádiových a rentgenových zdrojů v kulových hvězdokupách, stejně jako zachycení gravitačních vln vytvořených při sloučení dvou černých děr o hvězdné hmotnosti, naznačují, že tyto relativně malé černé díry mohou být v kulových hvězdokupách mnohem početnější, než se dříve myslelo.
TIP: Vědci jsou na stopě druhé největší černé díře v naší Galaxii
Benjamin Giesers dodává: „Do nedávné doby se předpokládalo, že téměř všechny černé díry by se z kulových hvězdokup měly rychle vytratit. Systém, jako je tento, by v podstatě neměl existovat! To však zřejmě není pravda – naše pozorování je první přímou detekcí gravitačního působení černé díry hvězdné hmotnosti v kulové hvězdokupě. Tento objev pomůže pochopit proces formování kulových hvězdokup a vývoje černých děr v binárních systémech – což je velmi důležité především v kontextu chápání zdrojů gravitačních vln.“
Jak se rodí černé díry
Černé díry o hvězdné hmotnosti – někdy označované jako kolapsary – vznikají v závěrečné fázi vývoje hmotné hvězdy, která kolabuje silou vlastní gravitace a exploduje jako silná supernova. Pozůstatkem tohoto procesu je černá díra, kterou tvoří většina hmoty původní hvězdy. Její hmotnost se tak může pohybovat od několika Sluncí po několik desítek Sluncí.
