Astronomowie fascynują się gromadami kulistymi, odkąd po raz pierwszy zaobserwowano je w XVII wieku. Te kuliste kolekcje gwiazd należą do najstarszych znanych układów gwiezdnych we Wszechświecie, datowanych na wczesny Wszechświat, gdy galaktyki dopiero zaczynały się rozwijać i ewoluować. Gromady takie krążą wokół centrów większości galaktyk, z których ponad 150 należy do samej Drogi Mlecznej.
Jedna z tych gromad jest znana jako NGC 3201, gromada zlokalizowana około 16 300 lat świetlnych stąd w południowej konstelacji Vela. Korzystając z bardzo dużego teleskopu ESO (VLT) w Obserwatorium Paranal w Chile, zespół astronomów niedawno zbadał tę gromadę i zauważył coś bardzo interesującego. Według badań, które opublikowali, gromada wydaje się mieć w sobie czarną dziurę.
Badanie pojawiło się w Miesięczne zawiadomienia Royal Astronomical Society pod tytułem „Oderwany kandydat na czarną dziurę o masie gwiazdowej w gromadzie kulistej NGC 3201”. Badanie było prowadzone przez Benjamina Giesera z Uniwersytetu Georga-Augusta w Getyndze i obejmowało członków z Liverpoolu John Moores University, Queen Mary University of London, Leiden Observatory, Institute of Astrophysics and Space Sciences, ETH Zurich oraz Leibniz Institute dla Astrophysics Potsdam (AIP).
Ze względu na swoje badania zespół polegał na urządzeniu Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) na VLT do obserwacji NGC 3201. To urządzenie jest wyjątkowe ze względu na sposób, w jaki pozwala astronomom mierzyć ruchy tysięcy odległych gwiazd jednocześnie . W trakcie obserwacji zespół odkrył, że jedna z gwiazd gromady rzucana jest z prędkością kilkuset kilometrów na godzinę i przez okres 167 dni.
Jak wyjaśnił Giesers w komunikacie prasowym ESO:
“Krążył wokół czegoś całkowicie niewidzialnego, mającego masę ponad cztery razy większą niż Słońce - mogła to być tylko czarna dziura! Pierwszy z nich znaleziono w gromadzie kulistej, obserwując bezpośrednio jej siłę grawitacji.”
Odkrycie to było raczej nieoczekiwane i po raz pierwszy astronomowie byli w stanie wykryć nieaktywną czarną dziurę w sercu gromady kulistej - co oznacza, że obecnie nie akretuje materii ani nie jest otoczony świecącym dyskiem gazu. Byli także w stanie oszacować masę czarnej dziury, mierząc ruchy gwiazdy wokół niej, a tym samym ekstrapolując jej ogromne przyciąganie grawitacyjne.
Na podstawie zaobserwowanych właściwości zespół ustalił, że szybko poruszająca się gwiazda ma masę około 0,8 razy większą od masy Słońca, a masa jej czarnej odpowiednika jest około 4,36 razy większa od masy Słońca. To zalicza się do kategorii „czarnej dziury o masie gwiezdnej”, która jest gwiazdą, która przekracza maksymalny limit masy gwiazdy neutronowej, ale jest mniejsza niż supermasywne czarne dziury (SMBH) - które istnieją w centrach większości galaktyk.
To odkrycie jest bardzo znaczące, i to nie tylko dlatego, że po raz pierwszy astronomowie zaobserwowali czarną dziurę o masie gwiazdowej w gromadzie kulistej. Ponadto potwierdza to, co naukowcy podejrzewają od kilku lat, dzięki niedawnym badaniom radiowym i rentgenowskim gromad kulistych oraz wykrywaniu sygnałów fal grawitacyjnych. Zasadniczo oznacza to, że czarne dziury są bardziej powszechne w gromadach kulistych niż wcześniej sądzono.
„Do niedawna zakładano, że prawie wszystkie czarne dziury znikną z gromad kulistych po krótkim czasie i że takie systemy nie powinny nawet istnieć!” powiedział Giesers. „Ale oczywiście tak nie jest - nasze odkrycie jest pierwszym bezpośrednim wykryciem grawitacyjnego wpływu czarnej dziury o masie gwiazdowej w gromadzie kulistej. Odkrycie to pomaga zrozumieć tworzenie się gromad kulistych oraz ewolucję czarnych dziur i układów podwójnych - co jest niezbędne w kontekście zrozumienia źródeł fal grawitacyjnych. ”
To odkrycie było również znaczące, biorąc pod uwagę, że związek między czarnymi dziurami a gromadami kulistymi pozostaje tajemniczy, ale niezwykle ważny. Ze względu na ich duże masy, niewielkie objętości i wielki wiek astronomowie uważają, że gromady wytworzyły dużą liczbę czarnych dziur o masie gwiazdowej w ciągu historii Wszechświata. Odkrycie to może zatem wiele powiedzieć o tworzeniu się gromad kulistych, czarnych dziur i powstawaniu zdarzeń fal grawitacyjnych.
I koniecznie skorzystaj z podcastu ESO wyjaśniającego ostatnie odkrycie:
