Przejdź do treści

Hubble znajduje najlepszy dowód na czarną dziurę o masie pośredniej

img

Czarne dziury o masach pośrednich są od dawna poszukiwanym „brakującym ogniwem” w ewolucji czarnych dziur.

Nowe dane z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a dostarczyły najsilniejszych jak dotąd dowodów na istnienie we Wszechświecie czarnych dziur o masach pośrednich. Hubble potwierdza, że taka czarna dziura mieszka w gęstej gromadzie gwiazd.

Czarne dziury o masach pośrednich (intermediate-mass black holes – IMBH) są od dawna poszukiwanym „brakującym ogniwem” w ewolucji czarnych dziur. Do tej pory znaleziono kilku innych kandydatów na IMBH. Są mniejsze niż supermasywne czarne dziury znajdujące się w centrach dużych galaktyk, ale większe niż czarne dziury o masie gwiazdowej powstałe w wyniku rozpadu masywnych gwiazd. Nowo odkryta czarna dziura ma masę ponad 50 000 razy większą niż Słońce.

W 2006 roku obserwatoria Chandra i XMM-Newton wykryły potężny rozbłysk promieni rentgenowskich, ale nie było jasne, czy pochodzi on z wnętrza naszej galaktyki, czy spoza niej. Naukowcy przypisali je rozerwaniu gwiazdy po zbytnim jej zbliżeniu się do potężnego grawitacyjnie, zwartego obiektu, takiego jak czarna dziura.

Co zaskakujące, źródło promieniowania X o nazwie 3XMM J215022.4−055108, nie znajdowało się w centrum galaktyki, gdzie zwykle istnieją masywne czarne dziury. Wzbudziło to nadzieję, że sprawcą jest IMBH, ale najpierw trzeba było wykluczyć inne możliwe źródło rozbłysku rentgenowskiego: gwiazdę neutronową w naszej własnej Drodze Mlecznej, ochładzającą się po ogrzaniu do bardzo wysokiej temperatury. Gwiazdy neutronowe są niezwykle gęstymi pozostałościami eksplodującej gwiazdy.

Hubble został skierowany na źródło promieniowania X, aby ustalić jego dokładną lokalizację. Głębokie obrazowanie w wysokiej rozdzielczości potwierdziło, że promieniowanie rentgenowskie nie pochodzi z pojedynczego źródła w naszej galaktyce, ale znajduje się w odległej gęstej gromadzie gwiazd na obrzeżach innej galaktyki – po prostu w miejscu, w którym astronomowie spodziewali się znaleźć dowody na istnienie IMBH. Poprzednie badania Hubble’a wykazały, że im masywniejsza jest galaktyka, tym większa jest znajdująca się w niej czarna dziura. Dlatego ten nowy wynik sugeruje, że gromada gwiazd, w której znajduje się 3XMM J215022.4−055108, może być odartym jądrem małomasywnej galaktyki karłowatej, która została grawitacyjnie i pływowo rozerwana przez jej bliskie interakcje z obecnie większą galaktyką-gospodarzem.

IMBH są szczególnie trudne do znalezienia, ponieważ są mniejsze i mniej aktywne niż supermasywne czarne dziury; nie mają łatwo dostępnych źródeł paliwa ani grawitacji, która jest wystarczająco silna, aby stale przyciągać gwiazdy i inną materię kosmiczną i wytwarzać charakterystyczne promieniowanie rentgenowskie. Astronomowie zatem muszą „złapać” IMBH na gorącym uczynku w stosunkowo rzadkim akcie „pożerania” gwiazdy. Zespół naukowców przeczesywał archiwum danych XMM-Newton, przeszukując setki tysięcy źródeł, aby znaleźć mocne dowody na tego jednego kandydata na IMBH. Raz znalezione, promieniowanie X z postrzępionej gwiazdy pozwoliło astronomom oszacować masę czarnej dziury.

Potwierdzenie jednej IMBH otwiera możliwość, że w mrokach czai się ich o wiele więcej, czekających, aż zostaną ujawnione przez przechodzącą zbyt blisko gwiazdę. Dacheng Lin z University of New Hampshire, kierownik zespołu, planuje kontynuować tę drobiazgową pracę, stosując metody, które dla jego zespołu okazały się skuteczne.

Badanie pochodzenia i ewolucji czarnych dziur o masach pośrednich da odpowiedź na pytanie, w jaki sposób powstały supermasywne czarne dziury, które znajdują się w jądrach masywnych galaktyk.

Czarne dziury są jednym z najbardziej ekstremalnych środowisk, których ludzie są świadomi, dlatego są poligonem doświadczalnym dla praw fizyki i naszego zrozumienia, jak działa Wszechświat. Czy supermasywna czarna dziura wyrasta z IMBH? Jak powstają same IMBH? Czy gęste gromady gwiazd są ich ulubionym domem? Dzięki pewnemu wnioskowi jednej tajemnicy Lin i inni astronomowie zajmujący się czarnymi dziurami odkrywają, że mają o wiele więcej ekscytujących pytań.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Hubble Finds Best Evidence for Elusive Mid-Size Black Hole

Multiwavelength Follow-up of the Hyperluminous Intermediate-mass Black Hole Candidate 3XMM J215022.4-055108

Źródło: HST