Astronomové byli s globulárními shluky fascinováni od doby, kdy byli poprvé pozorováni v 17. století. Tyto sférické sbírky hvězd patří mezi nejstarší známé hvězdné systémy ve vesmíru, sahají až do raného vesmíru, kdy galaxie právě začaly růst a vyvíjet se. Takové shluky obíhají středy většiny galaxií, s více než 150 známými, že patří pouze do Mléčné dráhy.
Jeden z těchto shluků je známý jako NGC 3201, shluk umístěný asi 16 300 světelných let daleko v jižní souhvězdí Vela. S využitím velmi velkého dalekohledu ESO (VLT) na paranální observatoři v Chile tým astronomů nedávno studoval tento shluk a všiml si něco velmi zajímavého. Podle studie, kterou vydali, se zdá, že v tomto klastru je zabudována černá díra.
Studie se objevila v Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti pod titulkem „Oddělený kandidát na hvězdnou hmotu černé díry v globulární skupině NGC 3201“. Studii vedl Benjamin Giesers z Georg-August-University of Göttingen a zahrnovali členy z Liverpoolské univerzity Johna Moorese, University of Queen Mary v Londýně, Leidenovy observatoře, Institutu astrofyziky a kosmických věd, ETH Curych a Leibniz Institute pro Astrophysics Potsdam (AIP).
Pro účely jejich studia se tým spoléhal na přístroj MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), aby pozoroval NGC 3201. Tento nástroj je jedinečný, protože umožňuje astronomům měřit pohyby tisíců daleko vzdálených hvězd současně. . V průběhu pozorování tým zjistil, že jedna z hvězd klastru se házela rychlostí několika stovek kilometrů za hodinu a po dobu 167 dnů.
Jak vysvětlil Giesers v tiskové zprávě ESO:
“Bylo to obíhající kolem něčeho, co bylo naprosto neviditelné a mělo hmotu více než čtyřnásobek Slunce - mohla to být jen černá díra! První z nich nalezený v kulovité hvězdokupě přímým pozorováním gravitačního tahu.”
Toto zjištění bylo poněkud neočekávané a představuje poprvé, kdy astronomové dokázali detekovat neaktivní černou díru v srdci kulovitého shluku - což znamená, že v současné době nenasahuje hmota ani není obklopeno zářícím diskem plynu. Také dokázali odhadnout hmotnost černé díry měřením pohybů hvězdy kolem ní a extrapolací jejího obrovského gravitačního tahu.
Z pozorovaných vlastností tým určil, že rychle se pohybující hvězda je asi 0,8krát větší než hmotnost našeho Slunce a její protějšek černé díry je přibližně 4,36krát vyšší než hmotnost Slunce. Tím se řadí do kategorie „hvězdná hmota černá díra“, což jsou hvězdy, které překračují maximální hmotnostní limit neutronové hvězdy, ale jsou menší než superhmotné černé díry (SMBH) - které existují ve středu většiny galaxií.
Toto zjištění je velmi významné, a to nejen proto, že astronomové poprvé pozorovali černou díru hvězdné hmoty v kulovité hvězdokupě. Kromě toho potvrzuje to, co vědci již několik let podezřívají, a to díky nedávným studiím rentgenových klastrů a detekci signálů gravitačních vln v kulových klastrech. V podstatě to naznačuje, že černé díry jsou v kulovitých shlucích častější, než se dříve myslelo.
"Až donedávna se předpokládalo, že téměř všechny černé díry zmizí z globulárních shluků po krátké době a že takové systémy by neměly ani existovat!" řekl Giesers. "Jasně tomu tak ale není - náš objev je první přímá detekce gravitačních účinků černé díry hvězdné hmoty v kulovité hvězdokupě." Toto zjištění pomáhá pochopit vznik globulárních shluků a vývoj černých děr a binárních systémů - zásadní v kontextu porozumění zdrojům gravitačních vln. “
Toto zjištění bylo také významné vzhledem k tomu, že vztah mezi černými dírami a kulovitými shluky zůstává tajemný, ale velmi důležitý. Astronomové se domnívají, že kvůli jejich velkému objemu, kompaktním objemům a velkému věku klastry vytvořily během dějin vesmíru velké množství černých děr ve hvězdné hmotě. Tento objev by nám proto mohl vyprávět mnoho o vzniku globulárních shluků, černých děr a počátcích událostí gravitačních vln.
A nezapomeňte si vychutnat tento podcast ESO vysvětlující nedávný objev:
