Objav v guľovej hviezdokope

Objav čiernej diery vnútri guľovej hviezdokopy astronómov prekvapil. Ide o prvý objav čiernej diery vďaka pozorovaniu jej priameho gravitačného pôsobenia na hviezdu.

Astronómovia využívajúci prístroj MUSE (spektrograf na snímanie spektier viacerých objektov súčasne), ktorý pracuje v spojení s ďalekohľadom VLT (Very Large Telescope) na observatóriu ESO na Cerro Paranal v Čile, objavili vnútri guľovej hviezdokopy NGC 3201 hviezdu s veľmi zvláštnym správaním. Zdá sa, že obieha okolo čiernej diery asi 4-krát hmotnejšej než Slnko, ktorá by tak mohla byť prvou neaktívnou čiernou dierou objavenou v guľovej hviezdokope a prvou objavenou na základe priameho pozorovania jej gravitačného pôsobenia.

Najstaršie známe systémy hviezd 

Tento objav má zásadný dosah na naše chápanie formovania tohto typu hviezdokôp, čiernych dier a pôvodu javov sprevádzaných vyžiarením gravitačných vĺn. Guľové hviezdokopy sú mohutné sférické zoskupenia desiatok tisíc až stoviek tisíc hviezd a vyskytujú sa vo väčšine galaxií. Patria k najstarším známym systémom hviezd vo vesmíre a ich vznik je datovaný do samotných začiatkov vývoja galaxií, do obdobia približne pred 12 miliardami rokov. V našej Galaxii je známych viac než 150 guľových hviezdokôp. Jedna z nich, s označením NGC 3201, sa na oblohe nachádza v južnom súhvezdí Plachty (lat. Vela) a nedávno bola skúmaná pomocou multiobjektového spektrografu MUSE a ďalekohľadu VLT. Medzinárodný vedecký tím objavil, že jedna z hviezd v tejto hviezdokope sa správa dosť neobvykle – s periódou 167 dní sa pohybuje smerom k nám a od nás rýchlosťou niekoľkých stoviek tisíc kilometrov za hodinu. Hlavný autor článku Benjamin Giesers (Georg-August-Universität Göttingen, Nemecko) bol správaním hviezdy zaskočený: Hviezda obieha okolo niečoho, čo je úplne neviditeľné a pritom musí mať hmotnosť štyrikrát väčšiu než Slnko – takže to môže byť jedine čierna diera!

Čierne diery a guľové hviezdokopy 

Vzťah medzi čiernymi dierami a guľovými hviezdokopami je dôležitý, ale dosiaľ zahalený tajomstvom. Vzhľadom na hmotnosť a značný vek týchto hviezdokôp sa predpokladá, že sa v nich vytvorilo veľké množstvo čiernych dier hviezdnej hmotnosti – vznikali počas vývoja hviezdokopy následkom explózie a kolapsu v záverečnej fáze života hmotných hviezd. Prístroj MUSE dáva astronómom unikátnu možnosť merať pohyby tisícov vzdialených hviezd vo hviezdokope naraz. Týmto objavom sa vedeckému tímu po prvý raz podarilo v srdci guľovej hviezdokopy detegovať prítomnosť neaktívnej čiernej diery – teda takej, ktorá v súčasnosti nepohlcuje žiadnu hmotu a nie je preto obklopená žiariacim diskom plynu. Na základe meraní pohybu hviezdy krúžiacej okolo čiernej diery vedci odhadli hmotnosť tejto čiernej diery. Z pozorovaných vlastností hviezdy astronómovia vypočítali, že ide o hviezdu s hmotnosťou asi 0,8 hmotnosti Slnka. Hmotnosť druhej, tajomnej zložky tohto systému určili na 4,36 hmotnosti Slnka – je teda takmer isté, že ide o čiernu dieru.

Možné zdroje gravitačných vĺn 

Nedávne pozorovania rádiových a röntgenových zdrojov v guľových hviezdokopách rovnako ako zachytenie gravitačných vĺn vytvorených pri splynutí dvoch čiernych dier s hmotnosťou hviezd naznačujú, že tieto relatívne malé čierne diery môžu byť v guľových hviezdokopách oveľa početnejšie, než bolo doteraz známe. Benjamin Giesers dodáva: Donedávna sa predpokladalo, že takmer všetky čierne diery by sa z guľových hviezdokôp mali rýchlo vytratiť. Systém, ako je tento, by nemal existovať. To však zrejme nie je pravda – naše pozorovanie je prvou priamou detekciou gravitačného pôsobenia čiernej diery s hmotnosťou hviezdy v guľovej hviezdokope. Tento objav pomôže pochopiť proces formovania guľových hviezdokôp a vývoja čiernych dier v dvojhviezdnych systémoch – čo je dôležité najmä v kontexte chápania zdrojov gravitačných vĺn.

RNDr. Zdeněk Komárek
Foto ESO