Prečesaním dvoch a pol desaťročiach snímok z archívov Hubbleovho vesmírneho teleskopu mohli astrofyzici objaviť dôkaz o blízkej čiernej diere, ktorá by mohla byť najmenej 8200-krát hmotnejšia ako Slnko.

Ak ďalšie štúdie môžu potvrdiť výsledky, objekt bude druhou najväčšou čiernou dierou nájdenou v našej galaxii. Mohol by to byť aj najsilnejší uchádzač o prechodnú čiernu dieru – objekt v tajomnej „krajine nikoho“ medzi „supermasívnymi“ čiernymi dierami, o ktorých sa predpokladá, že leží v strede väčšiny galaxií a oveľa menších, ktoré vážia približne toľko ako jedna veľká hviezda.

Rýchlo sa pohybujúce hviezdy

Astrofyzik Maximilian Häberle z Inštitútu Maxa Plancka pre astronómiu v Heidelbergu v Nemecku a jeho spolupracovníci preskúmali viac ako 500 snímok ω Centauri, hustej hviezdokopy s 10 miliónmi hviezd vzdialených asi 18 000 svetelných rokov (5,43 kiloparsekov) od slnečnej sústavy. Snímky boli urobené predovšetkým na kalibráciu prístrojov Hubbleovho teleskopu v priebehu rokov.

Tím spojil obrázky, aby zrekonštruoval pohyb viac ako 150 000 hviezd v zhluku. Väčšina hviezd sa pohybovala tak, ako predpovedajú teoretické modely, hovorí Häberle. "Ale potom boli niektorí, ktorí sa pohybovali rýchlejšie." Sedem hviezd, všetky blízko stredu ω Centauri, sa pohybovalo príliš rýchlo na to, aby ich zadržala samotná gravitácia zhluku.

To naznačuje, že hviezdy boli urýchlené gravitačnou silou masívneho objektu, ako je čierna diera. Z rýchlostí hviezd by musel vážiť najmenej 8 200 hmotností Slnka, ale mohol by vážiť až 50 000 sĺnk. „Vopred sme nevedeli, či to nájdeme alebo nie,“ hovorí Häberle. "Bolo to trochu riskantné a neboli by sme schopní nič nájsť."

Ein neues farbiges ESA/Hubble-Bild von Omega Centauri mit der wahrscheinlichen Position des mittelschweren Schwarzen Lochs.

„Je to náročný experiment“ a dôkazy o existencii čiernej diery sú „stále veľmi vzdialené od presvedčivosti,“ hovorí Gerry Gilmore, astrofyzik z University of Cambridge vo Veľkej Británii. Najmä údaje ešte nevykazujú žiadne známky trajektórií obiehajúcich okolo seba, ako sa očakávalo od masívneho objektu, ako by to bolo v prípade hviezd obiehajúcich okolo masívneho objektu. V prípade Sagittarius A*, čiernej diery s hmotnosťou 4,3 milióna slnečnej hmoty v strede Mliečnej dráhy, Roky pozorovania našli nezvratné dôkazy o takýchto zakrivených cestách – jeden pre dvoch popredných výskumníkov v roku 2020 Nobelova cena prijaté. Vesmírny teleskop Gaia tiež objavil niekoľko spiacich čiernych dier v tvare hviezdy z pohybu jednej sprievodnej hviezdy 2.

Väčšina čiernych dier bola objavená za posledných päť desaťročí pomocou žiarenia, ako je röntgenové žiarenie alebo rádiové vlny 3vzniká špirálovitým prúdením prehriateho plynu do otvoru. Prvým náznakom existencie Sagittarius A* bol v skutočnosti rádiový studený zdroj – aj keď nie veľmi jasný. Ale žiadne takéto emisie sa nenašli v ω Centauri.

Enigmatické stredné váhy

Hmotnosť kandidátskeho objektu v ω Centauri by ho jednoznačne zaradila do rozsahu stredných čiernych dier, vo všeobecnosti medzi 100 a 100 000 hmotnostami Slnka. Zatiaľ jediný solídny dôkaz o čiernych dierach v tejto oblasti pochádza z detekcie gravitačných vĺn produkovaných dvoma zlúčenými čiernymi dierami. Jedna takáto udalosť bola zaznamenaná v roku 2019, údajne vytvoril objekt s hmotnosťou asi 150 slnečných hmôt.

Hľadanie stredne veľkých čiernych dier má dlhú históriu tvrdení, ktoré boli neskôr vyvrátené. Astrofyzici už dlho predpokladajú, že niektoré zdroje „ultraluminózneho“ röntgenového žiarenia by mohli byť čierne diery tejto veľkosti. Teraz sa však ukázalo, že väčšina z týchto kandidátov sú neutrónové hviezdy, ktoré žiaria nezvyčajne jasne tým, že absorbujú prehriaty materiál zo sprievodnej hviezdy. „S najväčšou pravdepodobnosťou súvisia s ‚normálnymi‘ mladými binárnymi systémami,“ hovorí Giuseppina Fabbiano, astrofyzička z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics v Cambridge, Massachusetts.

Zostávajú veľké otázky - vrátane toho, ako sa niektoré čierne diery stanú supermasívnymi a či sú výsledkom viacnásobných zlúčení, počnúc hviezdnymi čiernymi dierami a pokračujúcimi cez stredné hmotnosti, ako je tá kandidáta v ω Centauri.

Tím teraz plánuje následné štúdie s vesmírnym teleskopom Jamesa Webba, hovorí Häberle. Zatiaľ čo údaje z Hubbleovho teleskopu ukážu iba to, ako sa hviezdy pohybujú v zornom poli, spektrá hviezd ukážu, ako sa pohybujú pozdĺž zorného poľa, čo umožňuje astronómom rekonštruovať ich rýchlosti v plnom 3D.