Nowo odkryta czarna dziura jest nie tylko najbliższym tego typu obiektem względem Ziemi, ale jest również najmniejszą czarną dziurą jaką do tej pory zaobserwowano. Obiekt naukowcy nazwali „Jednorożcem”. Nie tylko dlatego, że jest unikalny, ale również ze względu na jego umiejscowienie w gwiazdozbiorze Jednorożca.

Zdjęcie ilustracyjne

– Kiedy spojrzeliśmy na dane, ta nowa czarna dziura dosłownie z nich „wyskoczyła” – mówi główny autor odkrycia Tharindu Jayasinghe z wydziału astronomii na Uniwersytecie Stanowym Ohio. Wyniki badań zostały zaakceptowane do publikacji w czasopiśmie „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”, a do tego czasu można się z nimi zapoznać w bazie pre-printów arXiv.org.

 

Maleńka czarna dziura blisko Ziemi

„Jednorożec” ma masę około trzy razy większą od masy naszego Słońca. To bardzo mało jak na czarną dziurę, podobnych obiektów jak dotąd we Wszechświecie znaleziono bardzo niewiele. Odkrycia dokonano zaledwie 1500 lat świetlnych od Ziemi, wewnątrz galaktyki Drogi Mlecznej, co jak na standardy kosmiczne jest bardzo małą odległością.

Czarna dziura wydaje się być towarzyszem czerwonego olbrzyma, gwiazdy na schyłkowym etapie ewolucji. Oba obiekty oddziaływają na siebie grawitacyjnie. I choć samej czarnej dziury dostrzec nie można, to jednak właśnie obserwacje gwiazdy doprowadziły naukowców do jej odkrycia.

Czerwony olbrzym towarzyszący czarnej dziurze został bardzo dobrze udokumentowany licznymi obserwacjami prowadzonymi przez znajdujący się w Ohio teleskop KELT oraz Kosmiczny Teleskop TESS, który poszukuje planet poza Układem Słonecznym. Dane zebrane przez urządzenia były powszechnie dostępne już od jakiegoś czasu, jednak do tej pory nikt ich dokładnie nie przeanalizował.

 

Co zmienia kształt czerwonego olbrzyma?

Podczas analizy danych Jayasinghe i inni badacze zauważyli, że coś niewidzialnego wydaje się krążyć wokół czerwonego olbrzyma. Niewidoczny obiekt powodował, że światło gwiazdy zmieniało intensywność w różnych punktach orbity.

Naukowcy zdali sobie sprawę, że coś „rozciąga” czerwonego olbrzyma i zmienia jego kształt. Ten efekt działania potężnych sił grawitacyjnych jest dobrze znany astronomom i sugeruje, że jakiś masywny obiekt wpływa na gwiazdę. Takim niewidocznym obiektem mogła być czarna dziura, jednak musiałaby być bardzo mała i mieć masę mniejszą od pięciu mas naszego Słońca.

Tym samym mieściłaby się ona w przedziale rozmiarów, który astronomowie nazywają „luką masową” (z j. ang. mass gap). Dopiero niedawno naukowcy uznali, że czarne dziury o takiej masie mogą rzeczywiście istnieć.

– Kiedy patrzymy pod różnymi kątami, możemy znaleźć nowe rzeczy – przekonuje współautor badań, astronom prof. Kris Stanek. – Tharindu spojrzał na ten obiekt, na który patrzyło tak wielu innych ludzi i zamiast odrzucić możliwość, że to może być czarna dziura, stwierdził: „a co jeśli to jednak ona?” – tłumaczy.

 

Najprostsze wyjaśnienie najlepsze

Młody astronom z Ohio założył, że zaburzenie w świetle czerwonego olbrzyma wytwarzane jest przez grawitację niewidocznego towarzysza, którym jest czarna dziura.

– Tak jak grawitacja Księżyca zniekształca ziemskie oceany, powodując pływy morskie, tak samo czarna dziura zniekształca gwiazdę, która pod jej wpływem zaczyna przypominać piłkę do gry w rugby z jedną osią dłuższą od drugiej – mówi szef wydziału astronomii z Uniwersytetu w Ohio Todd Thompson, który jest również współautorem badania. – Najprostsze wyjaśnienie jest takie, że mamy do czynienia z czarną dziurą. A w tym przypadku najprostsze wyjaśnienie jest najbardziej prawdopodobne – zaznacza.

Na podstawie prędkości poruszania się czerwonego olbrzyma i sposobu jego zniekształcania przez oddziaływanie grawitacyjne, naukowcy byli w stanie obliczyć masę czarnej dziury. Okazało się, że jest ona wielkości około trzech mas naszego Słońca.

Przez ostatnią dekadę astronomowie i astrofizycy zastanawiali się, czy nie znajdują tak maleńkich czarnych dziur ze względu na niedokładność urządzeń, czy też podobne obiekty po prostu nie istnieją. Półtora roku temu Thompson wraz ze współpracownikami przedstawili w czasopiśmie „Science” mocne dowody na to, że małe czarne dziury istnieją. To właśnie zmotywowało Jayasinghe do poszukiwań, które ostatecznie doprowadziły do odkrycia „Jednorożca”.

 

Wiele wyzwań przed badaczami

Odnalezienie i zbadanie czarnych dziur oraz gwiazd neutronowych znajdujących się w naszej galaktyce jest bardzo ważne dla astronomów. Podobne dane naświetlają sposób powstawania i umierania gwiazd.

Jednak znajdowanie i badanie czarnych dziur jest trudne niemal z definicji, bo nie emitują sygnałów takich jak reszta obiektów w kosmosie. Czarne dziury to masywne obiekty, których przyciąganie grawitacyjne pochłania wszystko, co jest zbyt blisko. Ani materia, ani nawet światło nie może uciec przed intensywnym chwytem grawitacyjnym czarnej dziury. Dlatego poszukiwania czarnych dziur są tak trudne.

W ostatnich latach uruchomiono więcej eksperymentów na dużą skalę, których celem jest zlokalizowanie mniejszych czarnych dziur. Thompson spodziewa się, że w przyszłości odkryje więcej małych czarnych dziur.

– Myślę, że będziemy prowadzili więcej badań w tym kierunku. Chcemy określić liczbę czarnych dziur o małej, średniej i dużej masie. Dzięki temu otrzymamy wskazówki dotyczące tego, które gwiazdy zapadają się, które wybuchają, a które reagują w inny jeszcze sposób – mówi Thompson.

 

 

ŹródłoOhio State University

 

4 1 vote
Article Rating