Znaleziono dowód na istnienie brakującej klasy czarnych dziur. Zaobserwowano moment pożarcia gwiazdy

Bartłomiej Pawlak
Kosmiczny Teleskop Hubble'a zaobserwował moment rozerwania gwiazdy przez czarną dziurę o masie około 50 tysięcy Słońc. To dowód na istnienie czarnych dziur o masie pośredniej. Nowej klasy, której istnienie naukowcy podejrzewali od dawna.

Do tej pory naukowcy potwierdzili istnienie dwóch typów czarnych dziur - gwiazdowe i supermasywne. Te pierwsze powstają bezpośrednio w wyniku kolapsu grawitacyjnego bardzo masywnej gwiazdy i mają masę od kilku do maksymalnie kilkudziesięciu razy większą od Słońca. Supermasywne czarne dziury znajdujące się w centrach galaktyk są zdecydowanie większe - ich masy sięgają wielu milionów lub miliardów mas Słońca.

Naukowcom brakowało jednak czarnych dziur o masie pośredniej między gwiazdowymi a supermasywnymi. Obiekty, których masy wynosiłyby nie miliony, ale tysiący mas Słońca wydają się naturalnym etapem w ewolucji masywnych czarnych dziur (które rosną poprzez stopniowe pożeranie materii). Istnienia czarnych dziur o masie pośredniej (intermediate-mass black hole, IMBH) wciąż nie można było jednak potwierdzić.

Znaleziono najlepszy dowód na istnienie pośrednich czarnych dziur

Teraz naukowcy znaleźli silny dowód na istnienie IMBH. Korzystając z danych rentgenowskich satelitów badawczych XMM-Newton (ESA) i Chandra (NASA) oraz zdjęć z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, udało się zarejestrować moment wchłonięcia gwiazdy przez czarną dziurę. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie naukowym "The Astrophysical Journal".

Zobacz wideo Czarna dziura pożarła gwiazdę wielkości Słońca. NASA zarejestrowała niezwykle rzadkie zjawisko

Oczywiście zjawiska takie obserwowano już wcześniej (przykład można zobaczyć na powyższym filmie). Odpowiedzialnego za badanie Dachenga Lina z University of New Hampshire wraz z zespołem zastanawiała jednak nietypowa lokalizacja czarnej dziury (nazwano ją 3XMM J215022.4–055108). Badacze wiedzieli bowiem, że jest ona zdecydowanie bardziej masywna od obiektów masy gwiazdowej, ale nie znajduje się w sercu swojej galaktyki (tak jak supermasywne czarne dziury), ale w gromadzie gwiazd daleko na jej obrzeżach.

Lokalizację czarnej dziury zaznaczono na poniższym zdjęciu z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a:

Teleskop Hubble'a znalazł czarną dziurę o masie 50 tys. Słońc w niespodziewanym przez naukowców miejscuTeleskop Hubble'a znalazł czarną dziurę o masie 50 tys. Słońc w niespodziewanym przez naukowców miejscu fot. NASA, ESA i D. Lin (University of New Hampshire)

Naukowcy, korzystając z promieniowania rentgenowskiego rozerwanej gwiazdy, oszacowali masę 3XMM J215022.4–055108 na 50 tys. mas Słońca. To dokładnie tyle, ile powinna mieć czarna dziura masy pośredniej i zdecydowanie mniej niż mają supermasywne czarne dziury.

 

To najlepszy dowód na istnienie IMBH

Znaleziona czarna dziura nie jest pierwszym kandydatem na IMBH, który zaleźli naukowcy. Już wcześniej wypatrzono kilka podobnych obiektów, a pierwszą czarną dziurę o masie pośredniej udało się potwierdzić w 2008 roku (to obiekt HLX-1 o masie 20 tys. Słońc).

Naukowcy uważają jednak, że to 3XMM J215022.4–055108 jest najlepszym dowodem na istnienie tej klasy czarnych dziur, bo obiekt "złapano" akurat w momencie pożerania gwiazdy. Lin i jego zespół podkreślają, że dzięki temu udało się znacznie precyzyjniej, niż przy okazji innych badań, wyliczyć masę nowego kandydata na IMBH.

Odkrycie 3XMM J215022.4–05510 nie kończy badań nad czarnymi dziurami typu pośredniego. Naukowcy podkreślają bowiem, że wciąż pozostało wiele pytań, na które nie udało się znaleźć odpowiedzi. Naukowcy chcą przede wszystkim dowiedzieć się, w jaki sposób powstają IMBH i czy są one jednym z etapów ewolucji supermasywnych czarnych dziur.