Myśleli, że znaleźli najbliższą nam czarną dziurę. Okazało się, że w HR 6819 doszło do "gwiezdnego wampiryzmu"

Pierwotne badania nad HR 6819 wzbudziły duże zainteresowanie zarówno ze strony mediów, jak i naukowców. Thomas Rivinius, pracujący w Chile astronom ESO, pierwszy autor tej publikacji, nie był zaskoczony entuzjastycznym odbiorem odkrycia czarnej dziury przez społeczność astronomiczną i nie tylko. Teraz jednak okazało się, że to nie czarną dziurę zauważono.

Rivinius i jego współpracownicy byli przekonani, że najlepszym wyjaśnieniem dla danych, które uzyskano za pomocą 2,2-metrowego teleskopu MPG/ESO, była potrójność systemu HR 6819 z jedną gwiazdą krążącą wokół czarnej dziury co 40 dni i drugą na znacznie szerszej orbicie. Ale badania, którymi kierowała Julia Bodensteiner, wtedy doktorantka z Katolickiego Uniwersytetu Lowańskiego w Belgii (KU Leuven), sprawiły, że zespół zaproponował inne wyjaśnienie dla tych samych danych: HR 6819 może być systemem złożonym jedynie z dwóch gwiazd na 40-dniowej orbicie, bez czarnej dziury. Ten alternatywny scenariusz wymaga, aby jedna z gwiazd była odarta z materii, czyli we wcześniejszej fazie utraciła znaczną część swojej masy na rzecz drugiej gwiazdy.

- Osiągnęliśmy limit istniejących danych, musieliśmy więc uruchomić inną strategię obserwacyjną, aby zdecydować pomiędzy dwoma scenariuszami zaproponowanymi przez oba zespoły - mówiła Abigail Frost, badaczka z Katolickiego Uniwersytetu Lowańskiego w Belgii, która kierowała nowymi badaniami opublikowanymi we środę w periodyku "Astronomy & Astrophysics".

Aby rozwikłać zagadkę, obydwa zespoły współpracowały w uzyskaniu nowych danych na temat HR 6819, używając należących do ESO: Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) i Interferometru Bardzo Dużego Teleskopu (VLTI).

- VLTI był jedynym urządzeniem, które mogło dać nam rozstrzygające dane, których potrzebowaliśmy do rozróżnienia pomiędzy dwoma wyjaśnieniami - mówił Dietrich Baade, autor zarówno oryginalnych badań nad HR 6819, jak i nowej publikacji w "Astronomy & Astrophysics". Ponieważ nie ma sensu wnioskować o te same obserwacje dwukrotnie, oba zespoły połączyły siły, co pozwoliło współdzielić zasoby i wiedzę, aby odkryć prawdziwą naturę systemu.

- Scenariusze, które analizowaliśmy, były dość jasne i łatwe do odróżnienia za pomocą odpowiedniego instrumentu - mówił Rivinius. - Zgodziliśmy się, że istnieją dwa źródła światła w systemie, a więc pytaniem było, czy krążą one blisko siebie w scenariuszu z odartą z materii gwiazdą, albo czy są od siebie mocno odseparowane w scenariuszu z czarną dziurą.

Aby wprowadzić rozróżnienie pomiędzy dwiema propozycjami, astronomowie użyli instrumentu GRAVITY na VLTI oraz instrumentu Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) na VLT.

- MUSE potwierdził, że nie ma jasnego towarzysza na szerokiej orbicie, a rozdzielczość przestrzenna GRAVITY była w stanie rozdzielić dwa jasne źródła odległe od siebie o zaledwie jedną trzecią dystansu pomiędzy Ziemią a Słońcem - tłumaczył Frost. - Dane te okazały się finalnym elementem układanki i pozwoliły nam stwierdzić, że HR 6819 jest układem podwójnym bez czarnej dziury - dodał.

- Nasza obecnie najlepsza interpretacja to dostrzeżenie układu podwójnego w momencie krótko po tym, jak jedna z gwiazd wyssała atmosferę swojej towarzyszki. To typowe zjawisko w ciasnych układach podwójnych, czasami nazywane w mediach "gwiezdnym wampiryzmem" - wyjaśnia Bodensteiner, obecnie stażystka w ESO w Niemczech i autorka nowych badań. - Gdy gwiazda dawczyni została odarta z części swojej materii, gwiazda, która ją przejęła, zaczęła obracać się znacznie szybciej - dodała.

- Uchwycenie tej fazy po interakcji jest niezmiernie trudne, ponieważ jest bardzo krótka - uzupełnił Frost. - Czyni to nasze badania HR 6819 bardzo ekscytującymi, gdyż układ jest idealnym kandydatem do zbadania, jak wampiryzm wpływa na ewolucję gwiazd masywnych, a w efekcie na powstawanie związanych z nimi zjawisk, w tym fal grawitacyjnych i gwałtownych wybuchów supernowych.

Nowo uformowany wspólny zespół Leuven-ESO planuje teraz bliżej monitorować HR 6819 za pomocą instrumentu GRAVITY na VLTI. Z upływem czasu naukowcy przeprowadzą połączone badania systemu, aby lepiej zrozumieć jego ewolucję, określić własności i wykorzystać tę wiedzę do poznania lepiej innych układów podwójnych.

Zespół pozostaje optymistyczny w kontekście poszukiwań czarnych dziur.

- Czarne dziury o masach gwiazdowych pozostają bardzo nieuchwytne poprzez swoją naturę - mówił Rivinius. - Ale szacunki co do rzędu wielkości sugerują, że istnieją dziesiątki do setek milionów czarnych dziur w samej Drodze Mlecznej - dodał Baade. Kwestią czasu jest odkrycie ich przez astronomów.