Astrofizycy zaproponowali sposób obserwacji tego, co może być drugą najbliższą Ziemi supermasywną czarną dziurą: behemota o masie 3 milionów Słońc znajdującego się w galaktyce karłowatej Lew I.
Istnienie supermasywnej czarnej dziury, oznaczona jako Lew I*, zostało po raz pierwszy zasugerowane przez niezależny zespół astronomów pod koniec 2021 roku. Zespół ten zauważył, że gwiazdy nabierają prędkości w miarę zbliżania się do centrum macierzystej galaktyki Lew I – co jest dowodem na istnienie czarnej dziury – ale bezpośrednie obrazowanie emisji z czarnej dziury nie było możliwe. Teraz astrofizycy z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) – Fabio Pacucci i Avi Loeb – proponują nowy sposób weryfikacji obecności supermasywnej czarnej dziury w artykule opublikowanym 28 listopada 2022 roku w „The Astrophysical Journal Letters”.
Czarne dziury to nieuchwytne obiekty i czasami lubią bawić się z nami w chowanego – mówi Fabio Pacucci, główny autor badania. Promienie światła nie mogą uciec z ich horyzontu zdarzeń, ale środowisko wokół nich może być niezwykle jasne jeżeli wystarczająco dużo materii wpadnie do ich studni grawitacyjnej. Ale jeżeli czarna dziura nie gromadzi masy, nie emituje światła i nie da się jej znaleźć za pomocą naszych teleskopów.
Lew I to galaktyka karłowata tak pozbawiona gazu dostępnego do akrecji, że często określa się ją jako „skamielinę”. Czy zatem powinniśmy porzucić wszelkie nadzieje na jej obserwację? Być może nie, mówią astronomowie. W naszym artykule zasugerowaliśmy, że niewielka ilość masy traconej z gwiazd wędrujących wokół czarnej dziury może zapewnić tempo akrecji potrzebne do obserwacji takiej czarnej dziury – wyjaśnia Pacucci. Stare gwiazdy stają się bardzo duże i czerwone – nazywamy je czerwonymi olbrzymami. Czerwone olbrzymy mają zazwyczaj silne wiatry gwiazdowe, które przenoszą ułamek ich masy do otoczenia. Przestrzeń wokół Lew I* wydaje się zawierać wystarczająco dużo takich „starożytnych” gwiazd, aby można było ją obserwować.
Zaobserwowanie Lew I* mogłoby być przełomowe – mówi Avi Loeb, współautor badania. Byłaby to druga najbliższa nam supermasywna czarna dziura po tej w centrum naszej Galaktyki, jednak Lew I* jest tysiąc razy mniej masywna niż dziura w Drodze Mlecznej. Fakt ten podważa wszystko, co wiemy na temat ewolucji galaktyk i ich centralnych supermasywnych czarnych dziur. Jakim cudem tak przerośnięte dziecko urodziło się ze szczupłego rodzica?
Po kilkudziesięciu latach badań wiemy, że większość masywnych galaktyk ma w centrum supermasywną czarną dziurę, a masa tej czarnej dziury stanowi dziesiątą część procenta całkowitej masy sferoidalnie otaczających ją gwiazd. W przypadku Lew I spodziewalibyśmy się znacznie mniejszej czarnej dziury – tymczasem Lew I wydaje się zawierać czarną dziurę o masie kilka milionów razy większą od masy Słońca, podobną do tej w centrum Drogi Mlecznej. To ekscytujące, ponieważ nauka zwykle posuwa się do przodu najbardziej, gdy dzieje się coś nieoczekiwanego – dodaje Loeb.
Kiedy więc możemy spodziewać się obrazu omawianej czarnej dziury? Zespół uzyskał czas teleskopowy na kosmicznym teleskopie rentgenowskim Chandra oraz radioteleskopie Very Large Array (VLA) w Nowym Meksyku i obecnie analizuje nowe dane. Lew I* bawi się w chowanego, ale emituje zbyt dużo promieniowania, by długo pozostać niewykrytą – wskazuje Pacucci.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Astrophysicists Hunt for Second-Closest Supermassive Black Hole
- Accretion from Winds of Red Giant Branch Stars May Reveal the Supermassive Black Hole in Leo I
Źródło: CfA
Na ilustracji: Skrajnie słaba galaktyka towarzysząca Drodze Mlecznej Lew I widoczna jako słaba plama na prawo od jasnej gwiazdy Regulus. Źródło: Scott Anttila Anttler
