Naukowcy odkryli czarną dziurę, która nie powinna istnieć. Ma wyjątkowo małą masę

Naukowcy odkryli niewidoczny obiekt o masie ok. 3,3 mas Słońca. Sygerują, że mamy do czynienia z czarną dziurą nieznanej dotąd kategorii. Nigdy wcześniej nie znaleziono czarnej dziury o tak małej masie.

Czarne dziury to najbardziej tajemnicze i intrygujące obiekty w kosmosie. Są niewidocznymi obszarami w czasoprzestrzeni z osobliwością (punktem o nieskończonej gęstości materii) w centrum, otoczone przez horyzont zdarzeń (strefę, po przekroczeniu której z czarnej dziury nie ucieknie nic).

Jak znaleźć czarną dziurę?

Czarna dziura jest ciałem doskonale czarnym (nie może wydostać się z niej nawet światło), dlatego nie da się zaobserwować jej tradycyjną metodą. Wykrywamy ją więc w większości przypadków, obserwując promieniowanie rentgenowskie emitowane przez silnie rozgrzany dysk akrecyjny, czyli materię opadającą na horyzont zdarzeń (pochłanianą przez czarną dziurę).

W przypadku, gdy w pobliżu nie ma materii, którą czarna dziura mogłaby "połknąć", badacze nie są w stanie jej wykryć. Chyba, że grawitacyjnie wpływa na inne obiekty w kosmosie. Astronomom udało się znaleźć już wiele czarnych dziur masy gwiazdowej (które powstały po wybuchu supernowej i nie zwiększyły znacznie swojej masy), które wraz ze zwykłą gwiazdą tworzą układy podwójne.

Dysk akrecyjny czarnej dziury emituje często promieniowanie w postaci tzw. dżetów:

Czarna dziura IGR J17091-3624 fot. NASA

Znaleziono czarną dziurę, która nie powinna istnieć

Profesor astronomii Todd Thompson z Ohio State University wraz ze swoim zespołem odnalazł właśnie w Drodze Mlecznej niezwykle ciekawy układ podwójny, a swoje badanie opublikował w czasopiśmie naukowym Science.

Początkowo naukowcy zobaczyli zwyczajną gwiazdę ciągu głównego (podobną do Słońca, choć nieco większą), która zachowywała się tak, jakby należała do układu podwójnego. Badacze zaobserwowali, że emitowane przez nią światło jest okresowo przesunięte ku czerwieni i ku niebieskiemu.

Korzystając ze znajomości efektu Dopplera naukowcy wyliczyli, że gwiazda musi mieć niewidocznego towarzysza o masie przynajmniej 2,6 masy Słońca, z którym obiega środek masy raz na 83 dni. Oznacza to, że gwiazda jest grawitacyjnie związana najprawdopodobniej z czarną dziurą.

To o tyle ciekawe, że masa tej czarnej dziury została wyliczona na 3,3 masy Słońca. Do tej pory jeszcze nigdy nie zaobserwowano obiektu tego typu o tak małej masie. Typowe czarne dziury masy gwiazdowej niemal zawsze mają od 5 do 15 mas Słońca, a najmniejsza dotąd znaleziona miała 3,8 masy naszej gwiazdy.

Większość znanych nam czarnych dziur z bliska "wygląda" w ten sposób:

Tak wygląda czarna dziura - wizualizacja fot. NASA's Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman

To nowa kategoria czarnych dziur?

Dotychczas uważano, że czarne dziury o masach poniżej ok. 5 mas Słońca nie powinny istnieć. To dlatego, że po wybuchu supernowej, mniej masywna gwiazda zapadłaby się grawitacyjnie do gwiazdy neutronowej. Tymczasem badanie zespołu Thompsona dowodzi, że nie musi tak być.

Badacze uważają, że udało im się odnaleźć jednego z pierwszych kandydatów należących do nowej klasy mało masywnych czarnych dziur, o których astronomowie do tej pory nie mieli pojęcia.

Dodają też, że ich metoda to nowy sposób na znajdywanie czarnych dziur nieposiadających dysków akrecyjnych (emitujących promieniowanie, które dałoby się zobaczyć). Korzystając z niej w przyszłości naukowcy powinni odkryć więcej obiektów, które do tej pory skrzętnie ukrywały się w otchłani kosmosu.

To, co tu zrobiliśmy, nie tylko wymyśliło nowy sposób wyszukiwania czarnych dziur, potencjalnie zidentyfikowaliśmy jednego z pierwszy kandydatów nowej klasy czarnych dziur o małej masie, o których astronomowie wcześniej nie wiedzieli

- mówi Thompson cytowany przez CNN.

>>> Czarna dziura pożarła gwiazdę wielkości Słońca. NASA zarejestrowała niezwykle rzadkie zjawisko (wideo z polskimi napisami):