Astronomové objevili černou díru, která se nepodobá žádné jiné, kterou věda zná. S hmotností asi sto tisíc Sluncí je menší než černé díry, které se našly v centrech galaxií, ale přitom větší než černé díry, které vznikají při explozích hvězd. Je tak jednou z mála potvrzených černých děr střední hmotnosti, tedy záhadných objektů, který astronomové už dlouho hledají.
„Velmi dobře odhalujeme ty černé díry, které jsou jen asi stokrát hmotnější než Slunce, a také umíme najít superhmotné černé díry milionkrát větší než naše Slunce, ale nemáme prakticky žádná měření černých děr mezi nimi. Je to zásadní mezera,“ uvedl Anil Seth, docent astronomie na Utažské univerzitě a spoluautor studie. „Náš objev tuto mezeru vyplňuje.“
Černá díra se skrývala v B023-G078, obrovské hvězdokupě v nejbližší sousední galaxii Andromeda. Astronomové se dlouho domnívali, že se jedná o kulovou hvězdokupu, ale teď na základě nových důkazů tvrdí, že se jedná o jiný typ. Jde o jádro galaxie, které bylo pohlcené jinou galaxií, což způsobilo v obou celcích zásadní změny. Zbylo po nich nich jen malé husté jádro obíhající kolem většího z nich a v jeho středu černá díra.
„Už dříve jsme objevili velké černé díry uvnitř masivních odloučených jader, která jsou mnohem větší než B023-G078. Věděli jsme, že v těchto jádrech s nižší hmotností musí být menší černé díry, ale doposud nikdy jsme neměli přímý důkaz,“ uvedl hlavní autor Renuka Pechetti. „Myslím, že toto je zcela jasný případ, že jsme konečně jeden z těchto objektů našli.“ Výsledky vědci zveřejnili v odborném časopise The Astrophysical Journal.
Vědci tušili, ale nevěděli
Objekt B023-G078 byl vědcům dobře známý jako masivní kulová hvězdokupa, čili přibližně kulovitý soubor hvězd pevně svázaných gravitací. Doposud však existovalo pouze jediné pozorování tohoto objektu, které určilo jeho celkovou hmotnost na 6,2 milionu hmotností Slunce. Právě Setha ale dlouhá léta neopouštěly pochyby.
„Věděl jsem, že objekt B023-G078 je jedním z nejhmotnějších objektů v Andromedě, a měl jsem tušení, že by se mohlo jednat opravdu o něco jiného. Potřebovali jsme ale data, která by to potvrdila. Spoustu let jsme žádali různé teleskopy o další pozorování, jenže moje návrhy vždycky ztroskotaly,“ řekl Seth. „Když jsme v roce 2014 objevili supermasivní černou díru uvnitř podobného jádra, observatoř Gemini nám dala možnost tuto myšlenku prozkoumat.“
Podpora z Gemini
Díky novým pozorovacím datům z Gemini a snímkům z Hubbleova vesmírného dalekohledu Pechetti, Seth a jeho tým vypočítali, jak je v objektu rozložena hmota, a to pomocí modelování jeho světelného profilu. Kulová hvězdokupa má charakteristický světelný profil, který má stejný tvar v blízkosti středu jako ve vnějších oblastech. B023-G078 je ale jiná, jak vzhledem, tak chemickým složením hvězd. Ve hvězdách v centru je více těžkých prvků než ve hvězdách u okraje objektu.
„Rychlosti hvězd, které jsme získali, nám dávají přímý důkaz, že přímo v centru je nějaký druh neviditelné hmoty,“ řekl Pechetti. „Pro kulové hvězdokupy je velmi těžké vytvořit velké černé díry. Ale pokud se nachází v tomto odtrženém jádru, pak tam již musí být přítomna černá díra, která zůstala jako pozůstatek po menší galaxii, která spadla do té větší.“
Vědci doufají, že se jim podaří pozorovat více podobných jader, v nichž se může nacházet více černých děr střední hmotnosti. Ty jsou příležitostí získat podrobnější informace k útvarům v centrech galaxií s nízkou hmotností a zjistit, jak se galaxie budují z menších stavebních kamenů. „Víme, že velké galaxie obecně vznikají splynutím menších galaxií, ale tato obnažená jádra nám umožňují rozluštit detaily těchto minulých interakcí,“ dodal Seth.
