Przejdź do treści

Czarna dziura o masie pośredniej rzuca gwiazdę przez Drogę Mleczną

img

Międzynarodowy zespół naukowców wskazał pochodzenie uciekającej z dużą prędkością gwiazdy o nazwie PG 1610+062 i ustalił, że prawdopodobnie została ona wyrzucona z rodzimej gromady przez czarną dziurę o masie pośredniej.

Aby nałożyć ścisłe ograniczenia na prognozowaną prędkość rotacji PG 1610+062, jej prędkość radialną, a także dokładnie zmierzyć jej skład chemiczny, zespół potrzebował danych spektralnych gwiazdy, ale odległość i położenie na niebie sprawiły, że Echellette Spectrograph and Imager (ESI) W. M. Keck Observatory okazało się jedynym narzędziem do tego zadania.

„Na półkuli północnej tylko połączenie Obserwatorium Kecka i ESI dały nam to, czego potrzebowaliśmy. Obszar zbierania Kecka pozwolił nam zgromadzić wystarczającą ilość fotonów dla naszego obiektu, a ESI ma dokładnie odpowiednią rozdzielczość, która jest wystarczająco wysoka, aby analizować wszystkie cechy widmowe” – mówi współautor pracy Thomas Kupfer, doktorant Kavli Institute for Theoretical Physics z University of California, Santa Barbara.

Chociaż wcześniej uważano ją z starą gwiazdę o masie połowy Słońca, typową dla halo galaktycznego, dane z Obserwatorium Kecka pokazały, że PG 1610+062 jest w rzeczywistości zaskakująco młodą gwiazdą, która jest dziesięć razy masywniejsza i została wyrzucona z dysku galaktycznego z prędkością bliską prędkości ucieczki z Drogi Mlecznej.

Istnieją jeszcze szybsze gwiazdy, zwane gwiazdami o wysokiej prędkości (hyper-velocity stars – HVS) – pierwsze trzy zostały odkryte w 2005 roku. Wśród nich jest unikalna gwiazda US 708, którą znaleziono na podstawie obserwacji za pomocą spektrometru obrazowania niskiej rozdzielczości (Low Resolution Imaging Spectrometer – LRIS) na teleskopie Keck I; poruszała się tak szybko, że wymknęła się grawitacji Drogi Mlecznej. Osiągnięcie takich prędkości wymaga niezwykle dramatycznego zdarzenia procy.

Symulacje przeprowadzone w 1988 roku sugerują, że olbrzymia czarna dziura o masie 4 mln mas Słońca (supermasywna czarna dziura – SMBH) mogłaby załatwić sprawę przez zakłócenie układu podwójnego gwiazd, czyli połknięcia jednej gwiazdy i pozostawienie jej kosmicznego partnera z całą energią w układzie, wyrzucając ją daleko poza prędkość ucieczki z Drogi Mlecznej. Z braku innych wiarygodnych wyjaśnień dotyczących powstawania HVS, scenariusz ten został łatwo zaakceptowany jako standardowy mechanizm wyrzucania, w szczególności po obserwacyjnych dowodach na istnienie takiej SMBH w centrum Galaktyki.

Wykorzystując precyzyjne pomiary astrometryczne z misji Gaia, określono drogę przybycia PG 1610+062 „znikąd” z okolicy centrum Drogi Mlecznej, ale z ramienia Strzelca naszej Galaktyki, co wyklucza pomysł, że to nasza centralna SMBH wyrzuciła tę gwiazdę.

Jeszcze bardziej interesujące jest pochodne ekstremalne przyspieszenie PG 1610+062, które najprawdopodobniej wyklucza wszystkie alternatywne scenariusze, oprócz interakcji z supermasywną czarną dziurą o masie pośredniej (MMBH). Przewiduje się, że obiekty takie istnieją w młodych gromadach gwiazd w ramionach spiralnych Drogi Mlecznej, ale żadnych jeszcze nie wykryto.

Jest wiele więcej informacji na temat tej gwiazdy i jej miejsca pochodzenia. W miarę postępu misji Gaia, pojawia się precyzja, a miejsce pochodzenia zostaje jeszcze bardziej zawężone, co może umożliwić astronomom wyszukiwanie macierzystej gromady gwiazd, a ostatecznie czarnej dziury.

Zespół aktualnie poszukuje dodatkowych kandydatów podobnych do PG 1610+062, wykorzystując satelitę Gaia oraz inne duże przeglądy nieba. Jaśniejsze i bliższe gwiazdy mogą być odpowiednie do prześledzenia ich drogi z macierzystych gromad gwiazd, które mogą dostarczyć dowodów na obecność czarnych dziur o masach pośrednich znajdujących się w ich wnętrzach.

Więcej:
Mid-Mass Black Hole Hurls Star Across The Milky Way

PG 1610+062: a runaway B star challenging classical ejection mechanisms

Źródło: Obserwatorium Keck