Prvá objavená čierna diera Cygnus X-1 je súčasťou dvojhviezdneho systému. Nové pozorovania ukazujú, že je hmotnejšia, než sme si mysleli.
Objekt Cygnus X-1 bol objavený v roku 1964 vďaka svojmu intenzívnemu röntgenovému žiareniu zaregistrovanému pri lete prieskumnej rakety. Podrobnejšie skúmanie ukázalo, že ide o veľobriu hviezdu obiehajúcu okolo neviditeľnej zložky každých 5,6 dňa. Tento objav môže mať vplyv na teórie vzniku veľmi hmotných hviezd, uvádza sa v štúdii, ktorá vyšla v časopise Science.
Nové merania
Táto čierna diera vysáva materiál z obyčajnej hviezdy, pričom vzniká röntgenové žiarenie a rádiové výtrysky. Prvé presnejšie výpočty vzdialenosti tejto sústavy a jej hmotnosti boli vedci schopní urobiť pred desiatkou rokov vďaka pozorovaniam zo siete rádioteleskopov Very Long Baseline Array (VLBA) rozmiestnených po USA. Ako Zem obieha okolo Slnka, vidíme Cygnus X-1 z rôznych bodov jej dráhy, vysvetľuje štúdia vedená Jamesom Millerom-Jonesom z austrálskeho International Centre for Radio Astronomy Research-Curtin University. V dôsledku toho sa zdroj Cygnus X-1 a jeho rádiový výtrysk zdanlivo pohybujú tam a späť oproti pozadiu oveľa vzdialenejších galaxií. Meranie tohto posunu vedcom umožňuje vypočítať vzdialenosť čiernej diery a jej hviezdneho spolupútnika, čo ovplyvňuje aj výpočet ich hmotností.
Z pozorovaní počas roku 2011 vyplývalo, že dvojhviezda Cygnus X-1 je vzdialená od nás asi 6 000 svetelných rokov a hmotnosť čiernej diery je 15-krát väčšia než hmotnosť Slnka. V súčasnosti Miller-Jones a jeho kolegovia použili opäť sústavu rádioteleskopov VLBA, aby pozorovali tento systém počas šiestich dní a sledovali, ako sa menia rádiové emisie počas jednej periódy obehu jeho zložiek. Túto informáciu potom použili na korekciu vplyvu hviezdneho vetra z veľobra, ktorý pohlcuje rádiové žiarenie a môže teda posúvať zdanlivú polohu základne výtrysku z čiernej diery. Po kombinácii týchto korekcií s archívnymi pozorovaniami vedecký tím získal vylepšené merania v rádiovej oblasti. Nové výsledky ukázali, že systém CygnusX-1je vzdialený viac než 7 000 svetelných rokov a je aj hmotnejší, ako sme si doteraz mysleli. Čierna diera v tomto systéme má hmotnosť 21 hmotností Slnka a jej sprievodca má hmotnosť asi 40-násobok hmotnosti Slnka.
Hviezdny vietor
Výsledok získaný v rádiovej oblasti súhlasí s meraniami paralaxy vo viditeľnej oblasti spektra družicou GAIA patriacej Európskej kozmickej agentúre (ESA). Čierna diera vznikla zrejme z hviezdy s počiatočnou hmotnosťou 55 až 75 hmotností Slnka, ktorá počas svojho života stratila hviezdnym vetrom viac než polovicu hmotnosti. No ešte vždy bola dostatočne hmotná na to, aby skolabovala bez výbuchu supernovy. Detektory gravitačných vĺn LIGO a Virgo už objavili iné takéto prekvapivo hmotné systémy, ale tie sú veľmi ďaleko a sformovali sa v čase, keď bol vesmír mladší. S menším množstvom ťažších prvkov v okolí hviezd by tieto systémy mali produkovať slabšie hviezdne vetry, čoby im zasa umožnilo ľahšie si udržať svoju hmotnosť pri kolabovaní na čierne diery.
Blízke čierne diery sa zdajú byť menej hmotné. Tie najhmotnejšie z nich majú len okolo 15 hmotností Slnka. V protiklade k nim sa systém Cygnus X-1 sformoval v prostredí bohatom na ťažké chemické prvky. Vyžaduje si to prekalibrovať naše teoretické modely toho, ako hmotné hviezdy strácajú hmotu hviezdnym vetrom, dodáva Miller-Jones. Väčšia hmotnosť Cygnus X-1 naznačuje, že materské hviezdy čiernych dier formujúcich sa v splývajúcich systémoch s čiernou dierou môžu mať vyšší obsah ťažkých prvkov, než sa doteraz uvažovalo, a teda mohli vzniknúť neskôr. Podľa Eleny Gallovej z University of Michigan by vznik čiernej diery mohol byť nezávislý od obsahu ťažkých chemických prvkov v okolí. Ak je to pravda, tak hmotné hviezdne čierne diery nemuseli vzniknúť len v ranom vesmíre a mohli by sa sformovať aj v našom okolí.
RNDr. Zdeněk Komárek
