Wizja artystyczna przedstawiająca orbity obiektów układu HR 6819. Na niebiesko zaznaczono orbity dwóch gwiazd w układzie, a na czerwono orbitę czarnej dziury o masie 4 mas słońca. Źródło: ESO/L. Calcada

Zespół astronomów z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) oraz innych instytutów odkrył czarną dziurą leżącą zaledwie 1000 lat świetlnych od Ziemi. Znajduje się ona najbliżej Układu Słonecznego ze wszystkich dotąd odkrytych czarnych dziur i stanowi element układu potrójnego, który można zaobserwować gołym okiem. Badacze odkryli dowody na istnienie niewidocznego obiektu śledząc dwie towarzyszące mu gwiazdy za pomocą 2,2-metrowego teleskopu w Obserwatorium La Silla w Chile. Badacze podejrzewają,że może to być jedynie szczyt góry lodowej i w przyszłości możemy znaleźć znacznie więcej takich obiektów.

Całkowicie nas to zaskoczyło, gdy uświadomiliśmy sobie, że jest to pierwszy układ z czarną dziurą widoczny gołym okiem – mówi Petr Hadrava, profesor emerytowany z Czeskiej Akademii Nauk w Pradze i współautor opracowania. Układ znajdujący się w gwiazdozbiorze Teleskopu znajduje się tak blisko nas, że tworzące go gwiazdy można dostrzec z półkuli południowej w ciemną noc gołym okiem. W tym właśnie układzie znajduje się najbliższa czarna dziura – mówi Thomas Rivinius, badacz w ESO, który kierował badaniami, których wyniki opublikowano dzisiaj w periodyku Astronomy & Astrophysics.

Mapa przedstawiająca położenie układu w gwiazdozbiorze Teleskopu.

Naukowcy na początku obserwowali ten układ – HR 6819 – w ramach badań układów podwójnych. Niemniej jednak, analizując swoje obserwacje, ze zdumieniem zauważyli trzeci, wcześniej niewidziany obiekt w układzie HR 6819: czarną dziurę. Obserwacje prowadzone za pomocą spektrografu FEROS zainstalowanego na pokładzie 2,2-metrowego teleskopu MPG/ESO w Obserwatorium La Silla wykazały, że jedna z dwóch widocznych gwiazd okrąża niewidoczny obiekt w ciągu 40 dni, podczas gdy druga gwiazda znajduje się w dużej odległości od tej pary.

Dietrich Baade, emerytowany astronom z ESO w Garching dodaje: Obserwacje niezbędne do ustalenia okresu trwającego 40 dni musiały być prowadzone przez kilka miesięcy. “Było to możliwe dzięki pionierskiemu programowi ESO, w którym obserwacje prowadzone są przez pracowników ESO na zlecenie naukowców”.

Ukrywająca się w układzie czarna dziura jest jedną z pierwszych czarnych dziur o masie gwiazdowej, które nie wchodzą w interakcje ze swoim otoczeniem, przez co są naprawdę czarne. Badacze byli w stanie dostrzec jej obecność i obliczyć jej masę analizując orbitę gwiazdy krążącej wokół niej. “Niewidoczny obiekt o masie co najmniej 4 mas Słońca może być tylko czarną dziurą” podsumowuje Rivinius.

Rzut oka na otoczenie układu na niebie.

Astronomowie jak dotąd dostrzegli zaledwie kilkadziesiąt czarnych dziur w naszej galaktyce, z których niemal wszystkie silnie oddziałują ze swoim otoczeniem, emitując przy tym silne promieniowanie rentgenowskie. Jednak szacuje się, że w trakcie życia Drogi Mlecznej znacznie więcej masywnych gwiazd pod koniec swojego życia zmieniało się w czarne dziury. Odkrycie cichej, niewidocznej czarnej dziury w HR 6819 dostarcza wielu informacji o tym gdzie powinniśmy szukać innych ukrytych obiektów tego typu. “W Drodze Mlecznej mogą istnieć setki milionów czarnych dziur, a my znamy tylko kilka. Teraz kiedy wiemy już czego powinniśmy wypatrywać, będziemy mieli większe szanse na odkrycie kolejnych” dodaje Rivinius. Baade natomiast dodaje, że odkrycie czarnej dziury w układzie potrójnym tak blisko Ziemi wskazuje, że widzimy zaledwie “szczyt góry lodowej”.

Już teraz astronomowie podejrzewają, że ich odkrycie może rzucić nowe światło na inny układ.

“Uświadomiliśmy sobie, że inny układ – LB-1 – może także przypominać taki układ potrójny. Potrzebujemy jednak dalszych obserwacji, aby to potwierdzić” mówi Marianne Heida, badaczka ESO i współautorka opracowania. “LB-1 znajduje się nieco dalej od Ziemi, ale wciąż bardzo blisko w skali astronomicznej. Oznacza to, że takich układów może istnieć mnóstwo. Odkrywając i badając je możemy dowiedzieć się bardzo dużo procesach formowania i ewolucji tych rzadkich gwiazd, które zaczynają swoje życie z masą większą od 8 mas Słońca i kończą je eksplozją supernową, po której pozostaje czarna dziura”.

Odkrycie tych układów potrójnych z parą wewnętrzną i odległą gwiazdą na orbicie wokół niej wskazuje także na gwałtowne procesy łączenia, które uwalniają fale grawitacyjne wystarczająco silne, aby dało się je wykryć na Ziemi. Niektórzy astronomowie uważają, że w układach takich jak HR 6819 czy LB-1 może dochodzić do łączenia się obiektów, jeżeli we wnętrzu znajdują się dwie czarne dziury lub czarna dziura i gwiazda neutronowa. Odległy zewnętrzny obiekt może grawitacyjnie wpływać na taką parę prowokując proces łączenia i emisji fal grawitacyjnych. Choć w układach HR 6819 oraz LB-1 znajduje się tylko jedna czarna dziura i nie ma żadnych gwiazd neutronowych, to mogą one nam dużo powiedzieć o zderzeniach, do których może dochodzić w układach potrójnych.

By Radek Kosarzycki

Popularyzator astronomii. Redaktor w Spider's Web.