Znaleziono nową czarną dziurę najbliższą Ziemi

Czarną dziurę nazwano Gaia BH1. Znajduje się ona w układzie podwójnym o takiej samej nazwie, którego drugim członkiem jest gwiazda podobna do Słońca. Oddalone są od siebie mniej więcej na podobną odległość, co Ziemia i nasza dzienna gwiazda. Właśnie z tego powodu Gaia BH1 jest tak wyjątkowa.

- Chociaż było wiele przypuszczeń o istnieniu takich układów, prawie wszystkie te doniesienia zostały później obalone - stwierdził główny autor badania Kareem El-Badry z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Massachusetts i Max Planck Institute for Astronomy w Niemczech. - Jest to pierwsze jednoznaczne wykrycie w naszej galaktyce gwiazdy podobnej do Słońca na szerokiej orbicie wokół czarnej dziury o masie gwiazdowej - dodał naukowiec.

Wyniki badań na ten temat opublikowano w czasopiśmie "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society".

Astronomowie twierdzą, że w Drodze Mlecznej może skrywać się około 100 milionów czarnych dziur tego typu. Ponieważ nie mają znacznych rozmiarów, są stosunkowo trudne do wykrycia. Te, które są łatwiejsze do zobaczenia, to zwykle obiekty, które wciągają materiał z towarzyszącej im gwiazdy w dysk akrecyjny. Krążący pył i gaz emitują promieniowane X, a to jest możliwe do zaobserwowania przez niektóre potężne teleskopy.

Jednak nie wszystkie czarne dziury o masie gwiazdowej, które mają swoje układy podwójne, są aktywne. Znalezienie tych uśpionych obiektów jest jeszcze trudniejsze i wymaga bardziej skomplikowanych metod poszukiwawczych. Z jednej z takich technik skorzystano, by odkryć Gaia BH1.

Naukowcy przejrzeli dane, które dla Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) zebrała sonda Gaia. Na co dzień urządzenie obserwuje pozycje, prędkości i trajektorie około dwóch milionów gwiazd naszej galaktyki. Jednym z obserwowanych przez nią obiektów była właśnie gwiazda towarzysząca nowo odkrytej czarnej dziurze. Jej ruch wydał się zaskakujący, wskazywał, że oddziałuje na nią masywny i niewidoczny obiekt.

Pomiary sondy sugerowały, że czarna dziura może przyciągać ją grawitacyjnie, ale naukowcy potrzebowali większej ilości danych, by się upewnić. Dlatego zbadali gwiazdę dzięki kilku instrumentom naziemnym, takim jak teleskopy Kecka, Magellana czy MPG/ESO.

Po połączeniu i analizie wszystkich danych, zespół mógł oszacować wymiary układu. Jak ustalili, niewidoczny obiekt to czarna dziura o masie 10 Słońc, która okrąża środek masy układu mniej więcej raz na 186 dni ziemskich.

- Nasze obserwacje uzupełniające potwierdziły ponad wszelką wątpliwość, że układ podwójny zawiera normalną gwiazdę i przynajmniej jedną uśpioną czarną dziurę - mówił El-Badry. - Nie mogliśmy znaleźć żadnego wiarygodnego scenariusza astrofizycznego, który mógłby wyjaśnić obserwowaną orbitę układu i który nie mówił o istnieniu przynajmniej jednej czarnej dziury - dodał.

Badacze wyjaśnili, że gdyby drugie ciało niebieskie w tym układzie było na przykład gwiazdą, byłoby dużo łatwiejsze do wykrycia poprzez emitowane światło.

Gaia BH1 jest intrygująca, nie tylko dlatego, że jest stosunkowo blisko nas. Zespół badawczy wciąż zastanawia się nad tym, co sprawiło, że gwiazda i czarna dziura znalazły się tak blisko siebie. Masa drugiego z obiektów świadczy o tym, że gwiazda, która umarła i dała jej początek, musiała być ogromna - o wielkości co najmniej 20 Słońc. Takie olbrzymy istnieją dość krótko - tylko przez kilka milionów lat, a zanim umrą, zaczynają gwałtownie się rozszerzać. Według modelowania, taki proces najprawdopodobniej zniszczyłby towarzyszącą gwiazdę. Gdyby jednak udałoby się jej przetrwać, orbita, po której krąży, byłaby znacznie mniejsza.

- To interesujące, że tego systemu nie sposób wyjaśnić poprzez standardowe modele ewolucji binarnej. Stawia to wiele pytań dotyczących kształtowania się tego układu oraz tego, jak wiele czarnych dziur może tam być uśpionych - powiedział El-Badry.