Tým vedený vědci z University of North Carolina at Chapel Hill objevil zatím přehlížené masivní černé díry, které se skrývaly v trpasličích galaxiích. Astronomům tento objev může pomoci s lepším pochopením toho, jak vznikla a funguje supermasivní černá díra v centru Mléčné dráhy.
Černé díry se ukrývaly přímo před očima vědců. Nový výzkum našel způsob, jak je odhalit
Předpokládá se, že Mléčná dráha vznikla splynutím mnoha menších trpasličích galaxií. Například Malý i Velký Magellanův oblak jsou trpasličí galaxie, které se ve velmi vzdálené budoucnosti s Mléčnou dráhou spojí. Takových trpasličích galaxií je spousta. A každá z nich může do naší galaxie přinést i svou centrální černou díru – která by mohla být pohlcena supermasivní černou dírou v centru Mléčné dráhy. Právě v květnu letošního roku byl tento objekt poprvé vyfocen.
Jenže věda zatím neví jednu klíčovou informaci: jak často trpasličí galaxie svou vlastní masivní černou díru obsahují. Nový výzkum publikovaný v časopise Astrophysical Journal pomáhá tuto mezeru ve znalostech zaplnit – vědci v něm tvrdí, že masivní černé díry se v trpasličích galaxiích vyskytují mnohonásobně častěji, než se až dosud předpokládalo.
„Výsledky nám vyrazily dech, černé díry se nám schovávaly přímo před očima,“ řekla Mugdha Polimerová, která tento výzkum vedla.
Jak hledat neviditelný objekt
Černé díry jsou z definice tělesa, která by se neměla dát pozorovat. Jde totiž o tak hmotné objekty, že z nich neunikne ani světlo – a díky tomu jsou samy o sobě neviditelné. Dají se ale pozorovat jejich projevy, to, jak ovlivňují své okolí. Obvykle je to tehdy, když rostou, pohlcují plyn a hvězdný prach ve svém okolí – a přitom intenzivně září.
Spoluautorka studie Sheila Kannappanová přirovnává černé díry ke světluškám: „Stejně jako světlušky vidíme jenom ty černé díry, které jsou zrovna rozsvícené. A to, když rostou. Jenže ty rozsvícené nám napoví, kolik jich ještě nevidíme.“
Problém je v tom, že rostoucí černé díry září výrazným vysokoenergetickým zářením, ale mladé nově zrozené hvězdy mohou zářit velmi podobně. Tradičně astronomové rozlišují rostoucí černé díry od nově vznikajících hvězd pomocí diagnostických testů, které se opírají o detailní vlastnosti viditelného světla každé galaxie, když se rozloží do spektra jako duha.
Pohled do temnoty
Cesta k novému objevu začala, když se vysokoškolští studenti spolupracující s Kannappanovou pokusili aplikovat tyto tradiční testy na data z průzkumu galaxií. Tým si uvědomil, že některé galaxie vysílají smíšené zprávy – dva testy ukazovaly na rostoucí černé díry, ale třetí ukazoval jen na vznik hvězd.
„Předchozí práce takové nejednoznačné případy ze statistické analýzy prostě vyřadily, ale já jsem měla tušení, že by mohlo jít o neobjevené černé díry v trpasličích galaxiích,“ popsala Kannappanová. Měla podezření, že třetí, někdy rozporuplný, test je citlivější než ostatní dva vzhledem k typickým vlastnostem trpasličích galaxií.
Právě to pak měli potvrdit nebo vyvrátit spoluautoři výzkumu za pomoci simulací. A ty opravdu ukázaly, že teoretický předpoklad je pravdivý – třetí test opravdu dokázal predikovat černou díru nejlépe. Když se to zkombinovalo s novými poznatky, dokázal tým najít spoustu nových a neznámých černých děr – respektive je odlišil od hvězd.
Sčítání rostoucích černých děr
Polimerová totiž tyto nové metody aplikovala na data o tisícovkách trpasličích galaxií. Ukázalo se, že víc než osmdesát procent všech rostoucích černých děr, které našla v trpasličích galaxiích, patřilo k novému typu.
Tento výsledek byl až příliš dobrý na to, aby byl pravdivý, báli se vědci. Jenže i když hledali alternativní vysvětlení sebevíc, žádné nenašli. Ověřovali modely, testovali různé exotické fyzikální teorie, ptali se jiných expertů z příbuzných oborů. Ale marně: nakonec dospěli k závěru, že nově identifikované černé díry jsou reálné a opravdu tedy v trpasličích galaxiích existují.
„Černé díry, které jsme našli, jsou základními stavebními kameny supermasivních černých děr, jako je například ta v centru naší galaxie. Můžeme se toho o nich ještě tolik dozvědět,“ dodává Kannappanová.
