eso2116cs — Tiskové zpráva (vědecká)

Objevena černá díra ukrytá ve hvězdokupě mimo naši Galaxii

11. listopadu 2021

Pomocí dalekohledu ESO/VLT astronomové objevili malou černou díru, kterou prozradil pohyb jejího hvězdného souputníka. Tuto detekční metodu použili vědci k odhalení černé díry hvězdné hmotnosti ležící mimo Mléčnou dráhu vůbec poprvé. Postup bude klíčový při pátrání po skrytých černých dírách v naší Galaxii i mimo ni a mohl by pomoci odhalit, jak tyto záhadné objety vznikají a vyvíjejí se.

Nově objevená černá díra byla nalezena ve hvězdokupě NGC 1850, kterou tvoří několik tisíc hvězd a leží ve vzdálenosti zhruba 160 tisíc světelných let od nás v malé sousední galaxii – Velkém Magellanově oblaku. 

Podobně jako Sherlock Holmes sledující skupinu zločinců na základě chyb, kterých se dopustili, i my prohlížíme každou jednotlivou hvězdu v této kupě s ‚lupou‘ v ruce a snažíme se najít důkazy přítomnosti černých děr, aniž bychom je přímo spatřili,“ říká Sara Saracino (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, UK), vedoucí výzkumu, jehož výsledky jsou prezentovány v článku přijatém k publikaci v prestižním vědeckém časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. „Uvedené výsledky sice ‚usvědčují‘ pouze jednoho z hledaných ‚pachatelů‘, ale když odhalíte jednoho, jste na dobré cestě najít další, dokonce i v jiných hvězdokupách.“ 

Ukázalo se, že první ‚usvědčený podezřelý‘ je objekt asi 11krát hmotnější než Slunce. Nezpochybnitelným důkazem se pro vědce stalo jeho gravitační působení na hvězdu o hmotnosti pěti Sluncí, která kolem něj obíhá. 

Astronomové již v minulosti zaznamenali takto malé černé díry ‚hvězdné hmotnosti‘ i v cizích galaxiích. To však bylo na základě sledování rentgenového záření, které emituje hmota padající do černé díry, nebo prostřednictvím gravitačních vln vznikajících při vzájemné kolizi černých děr (nebo černé díry a neutronové hvězdy). 

Většina černých děr hvězdné hmotnosti však o sobě nedává vědět ani rentgenovým zářením ani gravitačními vlnami. „Naprostou většinu těchto objektů je možné odhalit pouze dynamicky,“ říká člen týmu Stefan Dreizler (Georg-August-University Göttingen, Německo). „Když černá díra tvoří systém s obyčejnou hvězdou, vzájemně ovlivňují svůj oběžný pohyb a takové soustavy můžeme nalézt našimi sofistikovanými přístroji,“ 

Dynamická metoda, kterou použila Sara Saracino a její tým, by mohla astronomům umožnit nalezení mnohem většího počtu černých děr a pomoci tak rozkrýt řadu jejich tajemství. „Každá jednotlivá detekce, která se nám podaří, bude důležitá pro naše chápání hvězdokup a černých děr v nich,“ upozorňuje spoluautor studie Mark Gieles (University of Barcelona, Španělsko).  

Objev v NGC 1850 představuje první případ, kdy se podařilo černou díru najít v takto mladé hvězdokupě (která je stará pouze asi 100 milionů let, což je v astronomických měřítkách času jen okamžik). Použitím této dynamické metody při pozorování podobných kup by mohla být nalezena řada mladých černých děr, což dále umožní získat nové informace o jejich vývoji. Srovnáním s většími exempláři ve starších hvězdokupách by astronomové rádi zjistili, jakým způsobem tyto objekty ‚rostou‘ prostřednictvím pohlcování hvězd nebo vzájemným spojováním. Zkoumání demografie černých děr ve hvězdokupách také dále zlepší naše chápání původu zdrojů gravitačních vln.  

Při svém výzkumu členové týmu využili data nasbíraná během dvou let pomocí přistroje MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), který pracuje ve spojení s dalekohledem ESO/VLT (Very Large Telescope) na Observatoři Paranal v Chilské poušti Atacama. „MUSE nám umožnil sledovat velmi hustá hvězdná pole, jakými jsou centrální oblasti hvězdokup, a analyzovat světlo každé jednotlivé hvězdy ležící i poblíž středu. Konečným výsledkem jsou informace o tisících hvězd na jediném záběru, tedy přinejmenším 10krát více měření než bychom získali jakýmkoliv jiným přístrojem,“ vysvětluje spoluautor studie Sebastian Kamann (Liverpool’s Astrophysics Research Institute), dlouhodobě pracující s přístrojem MUSE. Díky tomuto postupu mohli členové týmu zaznamenat neobvyklý pohyb hvězdy, který upozornil na přítomnost černé díry. Data z dalších přístrojů – Experimentu pro gravitační čočkování (Optical Gravitational Lensing Experiment) University ve Varšavě a kosmického teleskopu HST (NASA/ESA Hubble Space Telescope) – vědcům následně umožnila změřit hmotnost černé díry a potvrdit tak jejich objev. 

S pomocí dalekohledu ESO/ELT (Extremely Large Telescope) v Chile, který by měl zahájit vědecké operace na konci tohoto desetiletí, astronomové budou schopni najít ještě více skrytých černých děr. „ELT přinese skutečnou revoluci do tohoto oboru,“ dodává Sara Sacarino. „Umožní nám pozorovat výrazně slabší hvězdy ve stejném zorném poli a také hledat černé díry v kulových hvězdokupách ležících v mnohem větší vzdálenosti." 

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku, který bude publikován ve vědeckém časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (https://doi.org/10.1093/mnras/stab3159)

Složení týmu: S. Saracino (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, UK [LJMU]), S. Kamann (LJMU), M. G. Guarcello (Osservatorio Astronomico di Palermo, Palermo, Itálie), C. Usher (Department of Astronomy, Oskar Klein Centre, Stockholm University, Stockholm, Švédsko), N. Bastian (Donostia International Physics Center, Donostia-San Sebastián, Španělsko, Basque Foundation for Science, Bilbao, Španělsko & LJMU), I. Cabrera-Ziri (Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Heidelberg, Německo), M. Gieles (ICREA, Barcelona, Španělsko a Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Barcelona, Španělsko), S. Dreizler (Institute for Astrophysics, Georg-August-University Göttingen, Göttingen, Německo [GAUG]), G. S. Da Costa (Research School of Astronomy and Astrophysics, Australian National University, Canberra, Austrálie), T.-O. Husser (GAUG) a V. Hénault-Brunet (Department of Astronomy and Physics, Saint Mary’s University, Halifax, Kanada).

Evropská jižní observatoř (ESO) umožňuje vědcům z celého světa objevovat tajemství vesmíru ku prospěchu všech. Navrhujeme, stavíme a provozujeme pozemní observatoře světové úrovně, které astronomové využívají k řešení vzrušujících otázek a šíření fascinace astronomií. Podporujeme mezinárodní spolupráci v astronomii. ESO byla založena jako mezivládní organizace v roce 1962 a dnes ji tvoří 16 členských států  – Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie – a dvojice strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. Ústředí ESO, návštěvnické centrum a planetárium ESO Supernova, se nachází v blízkosti Mnichova v Německu, zatímco chilská poušť Atacama, úžasné místo s jedinečnými podmínkami pro pozorování oblohy, hostí naše dalekohledy. ESO provozuje tři observatoře: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na hoře Paranal jsou to dalekohled VLT (Very Large Telescope) a interferometr VLTI (Very Large Telescope Interferometer), stejně jako dva přehlídkové teleskopy – VISTA pracující v infračervené oblasti a VST (VLT Survey Telescope) pro viditelné světlo. Na Observatoři Paranal bude ESO také hostit a provozovat pole teleskopů CTAS (Cherenkov Telesope Array South) pro detekci Čerenkovova záření v atmosféře - největší a nejcitlivější observatoř gama záření na světě. Společně s mezinárodními partnery provozuje ESO teleskopy pro milimetrovou a submilimetrovou oblast APEX a ALMA pracující na planině Chajnantoru. Na hoře Cerro Armazones poblíž Paranalu stavíme nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled, Extremly Large Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“. Z našich kanceláří v Santiagu řídíme naši činnost v Chile a spolupráci s místními partnery a veřejností.

Odkazy

Kontakty

Petr Kabáth
národní kontakt
Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika
Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba
překlad
Email: j.srba@seznam.cz

Sara Saracino
Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University
Liverpool, United Kingdom
Email: S.Saracino@ljmu.ac.uk

Sebastian Kamann
Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University
Liverpool, United Kingdom
Email: S.Kamann@ljmu.ac.uk

Stefan Dreizler
Institute for Astrophysics, University of Göttingen
Göttingen, Germany
Email: dreizler@astro.physik.uni-goettingen.de

Mark Gieles
ICREA, Barcelona, Spain and Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona
Barcelona, Spain
Email: mgieles@icc.ub.edu

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
Email: press@eso.org

Connect with ESO on social media

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso2116. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.

O zprávě

Tiskové zpráva č.:eso2116cs
Jméno:NGC 1850
Typ:Local Universe : Star : Evolutionary Stage : Black Hole
Facility:Very Large Telescope
Instruments:MUSE

Obrázky

Vizualizace černé díry v kupě NGC 1850 deformující blízkou hvězdu
Vizualizace černé díry v kupě NGC 1850 deformující blízkou hvězdu
Hvězdokupa NGC1850 pohledem dalekohledů VLT a HST
Hvězdokupa NGC1850 pohledem dalekohledů VLT a HST
Poloha hvězdokupy NGC 1850 na obloze v souhvězdí Mečouna
Poloha hvězdokupy NGC 1850 na obloze v souhvězdí Mečouna
Nový snímek Velkého Magellanova oblaku z dalekohledu VISTA
Nový snímek Velkého Magellanova oblaku z dalekohledu VISTA

Videa

Objevena černá díra ukrývající se ve hvězdokupě mimo naši Galaxii  (ESOcast Light)
Objevena černá díra ukrývající se ve hvězdokupě mimo naši Galaxii (ESOcast Light)
Cesta k hvězdokupě NGC 1850
Cesta k hvězdokupě NGC 1850
Jak najít černou díru pomocí MUSE
Jak najít černou díru pomocí MUSE
Animace hvězdy zdeformované gravitační silou černé díry v hvězdokupě NGC 1850
Animace hvězdy zdeformované gravitační silou černé díry v hvězdokupě NGC 1850