Astronomowie z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) odkrycia dokonali przypadkiem. Badacze obserwowali bowiem bliską Ziemi gwiazdę podwójną (czyli układ dwóch powiązanych ze sobą gwiazd) za pomocą spektrografu FEROS umieszczonego na 2,2-metrowym teleskopie MPG/ESO znajdującym się w obserwatorium La Silla w Andach na pustyni Atakama w Chile.
Badacze z ESO znaleźli czarną dziurę blisko Ziemi
Naukowcy po analizie danych z układu gwiazd HR 6819 przeżyli niemałe zaskoczenie. Odkryli, że (wbrew wcześniejszym ustaleniom) patrzą w rzeczywistości na układ potrójny. Składa się on z dwóch jasnych gwiazd i jednego niewidocznego składnika. Pierwsza wraz z niewykrywalnym obiektem obiega środek masy układu w ciągu 40 dni, a druga w sporej odległości obiega wewnętrzną parę. Badacze mają już jasność, że owym niewidocznym obiektem jest czarna dziura.
Obserwacje potrzebne do ustalenia okresu 40 dni musiały być rozciągnięte na kilka miesięcy. Było to możliwe tylko dzięki pionierskiemu trybowi obserwacji serwisowych w ESO, w ramach którego obserwacje są wykonywane przez pracowników ESO na zlecenie naukowców, którzy ich potrzebują
- tłumaczy Dietrich Baade, emerytowany astronom ESO i współautor badań cytowany w publikacji ESO.
Układ HR 6819 znajduje się bardzo blisko Ziemi - zaledwie 1000 lat świetnych od nas. W skali kosmicznej to rzut beretem. Dla porównania druga najjaśniejsza gwiazda (pomijając Słońce) ziemskiego nieboskłonu (Kanopus) leży w odległości 313 lat świetnych od nas, a szósta taka gwiazda (Rigel) znajduje się ponad 830 lat świetlnych od naszej planety. Jeszcze dalej są świetnie znane nam obiekty głębokiego nieba, takie jak Wielka Mgławica w Orionie (świetnie widoczna gołym okiem i odległa o 1345 lat świetnych), Mgławica Kraba (6300 lat świetlnych) czy najbliższa nam galaktyka - M31 (czyli Galaktyka Andromedy oddalona o 2,52 mln lat świetlnych).
Tym samym odkryta przez europejskich naukowców czarna dziura z układu HR 6819 jest najbliższym Ziemi tego typu obiektem, jaki kiedykolwiek udało się znaleźć. Leży na tyle blisko, że dwie należące do układu gwiazdy można dostrzec gołym okiem z Ziemi (z południowej półkuli podczas ciemnej nocy). To jednocześnie jedyny taki układ (czarnej dziury i gwiazd) we Wszechświecie, który możemy zaobserwować bez konieczności korzystania z instrumentów optycznych.
Szeroki wycinek części nieba, w której znajduje się układ HR 6819 na fotografii:
Szeroki wycinek części nieba, gdzie znajduje się układ HR 6819 fot. ESO/Digitized Sky Survey 2 / Davide De Martin
Byliśmy całkowicie zaskoczeni, gdy uświadomiliśmy sobie, że to pierwszy system gwiazdowy z czarną dziurą, który można dostrzec nieuzbrojonym okiem
- mówi Petr Hadrava, emerytowany naukowiec w Czeskiej Akademii Nauk w Pradze i współautor badań.
To wyjątkowo "cicha" czarna dziura
Z oczywistych powodów samej czarnej dziury nie da się zobaczyć w sposób bezpośredni (zza horyzontu zdarzeń nie może uciec nawet światło). Badacze informują jednak, że odkryty właśnie obiekt jest jeszcze trudniej wykrywalny niż inne. To jedna z bardzo nielicznych czarnych dziur masy gwiazdowej (o klasach czarnych dziur pisałem więcej w tym miejscu), która wydaje się być zupełnie nieaktywna.
Do tej pory w Drodze Mlecznej (naszej galaktyce) odkryto kilkadziesiąt podobnych obiektów, ale niemal wszystkie bardzo silnie oddziałują ze swoim otoczeniem. Obserwujemy je m.in. dzięki mocnemu strumieniowi promieniowania rentgenowskiego, który wyrzucany jest z okolic horyzontu zdarzeń.
W przypadku czarnej dziury z układu HR 6819 nic podobnego nie ma miejsca. Naukowcy z ESO byli w stanie znaleźć ją wyłącznie analizując orbity dwóch gwiazd obiegających środek masy układu. W ten sam sposób udało im się określić masę czarnej dziury na czterokrotnie większą od masy Słońca.
To bardzo istotne, bo pokazuje nam, jak niewiele wiemy o swoim najbliższym otoczeniu. Podobnych "ukrytych" czarnych dziur może być w pobliżu Układu Słonecznego znacznie więcej, ale nie jesteśmy w stanie ich wykryć, bo nie ma tam widzialnej materii, z którą mogłyby oddziaływać. Jak podkreśla Dietrich Baade, widzimy jedynie "czubek góry lodowej".
Muszą tam istnieć setki milionów czarnych dziur, ale wiemy jedynie o bardzo niewielu z nich. Wiedza czego szukać stawia nas w lepszej pozycji w ich odnajdywaniu
- tłumaczy Thomas Rivinius z ESO.
Naukowcy mają na oku inny, podobny układ
Badacze z Europejskiego Obserwatorium Południowego dodają, że nowe odkrycie może pomóc w badaniach nad innym układem gwiazd, który znają. To położony nieznacznie dalej od Ziemi układ LB-1, który składa się z dwóch widocznych składników. Bardzo możliwe, że podobnie, jak HR 6819 zawiera też trzeci, niewidoczny - będący czarną dziurą.
Ustaliliśmy, że drugi system, zwany LB-1, również może być potrójny, ale potrzebujemy więcej obserwacji, aby się upewnić. LB-1 znajduje się nieco dalej od Ziemi, ale nadal całkiem blisko w astronomicznych skalach odległości, co oznacza, że istnieje prawdopodobnie o wiele więcej takich systemów. Odnajdując i badając je możemy nauczyć się wiele o powstawaniu i ewolucji tych rzadkich gwiazd, które zaczynają swoje życie o masach ponad 8 razy większych niż masa Słońca, a kończą je w wybuchach supernowych, pozostawiając po sobie czarne dziury
- tłumaczy Marianne Heida, stażystka w ESO i współautorka publikacji.
Naukowcy mocno na to liczą, bo ich odkrycie pomoże w przyszłych badaniach ciasnych układów dwóch czarnych dziur (lub czarnej dziury i gwiazdy neutronowej) otoczonych przez trzeci składnik, które mogą wysyłać fale grawitacyjne.
Zatwierdzone pod koniec kwietnia badanie zostało zaprezentowane publicznie 6 maja w czasopiśmie naukowym "Astronomy & Astrophysics". Jego pełną treść można znaleźć w tym miejscu.
