Podle nových nálezů se ve vesmíru může skrývat úplně nová třída černých děr, a ty mohou být mnohem mladší než ty, které vědci dříve našli.
Černé díry jsou masivní nebeské předměty, které pohlcují vše, co je příliš blízko; ani světlo nemůže uniknout intenzivní gravitační uchopení černé díry. Hledání malých a velkých černých děr, jako jsou ty supermasivní, které sedí ve středu většiny galaxií, včetně těch našich, pomáhá vědcům spojit to, jak vesmír funguje, a vytváří příběh o životě a smrti hvězd.
Je to proto, že černé díry jsou mrtvoly toho, co bývalo masivními hvězdami, které prošly výbušným zánikem a nakonec se zhroutily na sebe. Výbušná smrt a následné zhroucení hvězd mohou tvořit dva různé objekty. Pokud je původní hvězda dostatečně masivní, tato exploze přinese černou díru, ale pokud tomu tak není, bude mrtvola místo toho tvořit malý, hustý objekt známý jako neutronová hvězda.
Astronomové obvykle hledají tyto černé díry v naší vlastní galaxii měřením rentgenových paprsků, které jsou emitovány, když černé díry sifonují materiál z blízkých hvězd. Na druhé straně vědci ve vzdálených galaxiích hledají gravitační vlny vzniklé spojením dvou černých děr nebo kolizí neutronových hvězd.
Ale skupina vědců přemýšlela, zda by mohly existovat černé díry s relativně nízkou hmotností, které nevyzařují rentgenové signály jiných černých děr. Takové hypotetické černé díry by pravděpodobně existovaly v binárním systému s jinou hvězdou, ačkoli by obíhaly dostatečně daleko od této hvězdy, že by moc nejedly od svého hvězdného společníka; vědci se domnívají, že tyto malé černé díry nevydávají detekovatelné rentgenové paprsky, a tak zůstanou neviditelní pro astronomy, řekl Todd Thompson, profesor astronomie na Ohio State University a hlavní autor studie, která stanoví nová zjištění.
"Jsme si jisti, že v binárních systémech musí být mnoho, mnoho z těchto černých děr s hvězdami venku v galaxiích, jen proto, že jsme je nenašli, protože je těžké je najít," řekl Thompson pro Live Science. Ale „je vždy zajímavé hledat věci, které nelze vidět.“
Thompson a jeho kolegové hledali důkaz těchto černých děr ve hvězdných společnících navrhovaných objektů. Vědci vyčesali data z Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE), která měla informace o světelném spektru - různé vlnové délky energie produkované objektem - z více než 100 000 hvězd v naší galaxii.
Informace z tohoto průzkumu odhalily měnící se spektra nebo vlnové délky světla od každé z těchto hvězd. Pokud by si vědci všimli jakýchkoli změn v těchto spektrech - například posun směrem k modrším vlnovým délkám nebo posun k červenčímu vlnovým délkám - mohlo by to znamenat, že určitá hvězda obíhá neviditelného společníka. Po provedení této analýzy se vědci podívali na změny jasu podmnožiny hvězd, které by mohly obíhat kolem černých děr, pomocí dat z jiného průzkumu nazvaného All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN). Hledali hvězdy, které se rozjasňovaly a stmívávaly, zatímco také červeně a modře.
Vědci tak objevili masivní temný předmět zamčený v gravitačním objetí s rychle se otáčející obří hvězdou vzdálenou asi 10 000 světelných let na daleký dosah naší galaxie, poblíž souhvězdí Auriga. Vědci odhadli, že hmotnost tohoto objektu je přibližně 3,3krát větší než naše slunce, příliš masivní na to, aby byla neutronovou hvězdou a ne dostatečně masivní ve srovnání s jakoukoli známou černou dírou.
Nejhmotnější neutronová hvězda, o které vědci vědí, je 2,1krát větší než naše Slunce, zatímco nejméně známá černá díra je asi pětkrát až šestkrát větší než naše Slunce, řekl Thompson. Avšak spodní hranice nově nalezeného objektu - nejnižší hmota, kterou by mohl být tento objekt - je 2,6krát větší než hmotnost našeho Slunce, což je podle astronomů horní hranice pro to, jak se mohou teoreticky dostat hmotné neutronové hvězdy. O nic masivnější a neutronová hvězda by se zhroutila do černé díry.
Takže tento temný, tajemný objekt „mohl být nejmasivnější neutronovou hvězdou, jakou kdy viděl“, přímo na hranici, po které nemůže existovat, řekl Thompson. "Vlastně bych byl ještě více vzrušený, kdyby to byla pravda." Ale více než pravděpodobné, je to předpokládaná, ale nikdy předtím objevená relativně nízkohmotná černá díra, dodal.
Dejan Stojkovic, kosmolog a profesor fyziky na univerzitě v Buffalo College of Arts and Sciences, který se nezúčastnil výzkumu, souhlasil. "Je to pravděpodobně černá díra," protože je příliš masivní na to, aby byla neutronovou hvězdou, pokud to není nějaká neobvyklá hvězda, řekl Stojkovic Live Science. „Nález zní velmi rozumně,“ ale ne neočekávané, protože astronomové vědí, že existují černé černé díry s nižší hmotností.
Thompson řekl, že se těší na budoucí objevy, jako jsou informace o sklonu oběžné dráhy hvězdy kolem temného objektu, který by mohla kosmická loď Gaia Evropské vesmírné agentury shromáždit v nadcházející misi. To by mohlo pomoci vědcům přesněji měřit hmotnost tmavého objektu.
Výsledky byly zveřejněny včera (31. října) v časopise Science.
