Niewidzialny obiekt ma dwie towarzyszące gwiazdy widoczne nieuzbrojonym okiem
Artystyczna wizja układu potrójnego z najbliższą czarną dziurą
Artystyczna wizualizacja pokazuje orbity obiektów w układzie potrójnym HR 6819. System ten składa się z wewnętrznej pary z jedną gwiazdą (orbita w kolorze niebieskim) i nowo odkrytej czarnej dziury (orbita w kolorze czerwonym), a także z trzeciego obiektu - innej gwiazdy na szerszej orbicie (również kolor niebieski).
Zespół badawczy początkowo sądził, że są tam tylko dwa obiekty (dwie gwiazdy). Jednak po analizie swoich obserwacji naukowcy byli szołomieni, gdy okazało się, że istnieje trzecie, wczesniej nieznane ciało w HR 6819: czarna dziura, najbliższa znana względem Ziemi. Czarna dziura jest niewidoczna, ale ujawnia swoje istnienie poprzez oddziaływanie grawitacyjne, które zmusza jasną wewnętrzną gwiazdę do krążenia po orbicie. Obiekty w wewnętrznej parze mają prawie takie same masy i kołowe orbity.
Obserwacje wykonane przy pomocy spektrografu FEROS na 2,2-metrowym teleskopie w Obserwatorium La Silla, należącym do ESO, pokazały, że wewnętrzna widoczna gwiada krąży wokół czarnej dziury z okresem 40 dni, natomiast druga gwiazda znajduje się w dużej odległości od wewnętrznej pary.
Źródło: ESO/L. CalçadaZespół astronomów z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) i innych instytucji odkrył czarną dziurę znajdującą się zaledwie 1000 lat świetlnych od Ziemi. Czarna dziura jest bliżej Układu Słonecznego niż jakakolwiek znana do tej pory. Tworzy układ potrójny widoczny gołym okiem. Naukowcy znaleźli dowód na istnienie niewidocznego obiektu, gdy śledzili dwie towarzyszące mu gwiazdy przy pomocy 2,2-metrowego teleskopu MPG/ESO w Obserwatorium La Silla w Chile. Mówią, że ten system może być zaledwie czubkiem góry lodowej i wiele podobnych czarnych dziur zostanie odnalezionych w przyszłości.
„Byliśmy całkowicie zaskoczeni, gdy uświadomiliśmy sobie, że to pierwszy system gwiazdowy z czarną dziurą, który można dostrzec nieuzbrojonym okiem” mówi Petr Hadrava, emerytowany naukowiec z Czeskiej Akademii Nauk w Pradze, współautor badań. System widoczny jest w konstelacji Teleskopu. Znajduje się tak blisko nas, że jego gwiazdy można dostrzec z południowej półkuli w trakcie ciemnej, bezchmurnej nocy, bez użycia lornetki lub teleskopu. „Ten system zawiera najbliższą względem Ziemi czarną dziurę, o której wiemy”, mówi Thomas Rivinius, naukowiec ESO, który kierował badaniami opublikowanymi dzisiaj w „Astronomy & Astrophysics”.
Zespół obserwował układ zwany HR 6819, jako część badań układów podwójnych gwiazd. Jednak po analizie obserwacji naukowcy byli oszołomieni, gdy okazało się, że znaleźli trzecie, wcześniej niezidentyfikowanym ciało w HR 6819: czarną dziurę. Obserwacje przy pomocy spektrografu FEROS na
2,2-metrowym teleskopie MPG/ESO w La Silla pokazały, że jedna z dwóch widocznych gwiazd krąży wokół niewidocznego obiektu z okresem 40 dni, a druga znajduje się w dużej odległości od tej wewnętrznej pary.
Dietrich Baade, emerytowany astronom w ESO w Garching, współautor badań, tłumaczy: „Obserwacje potrzebne do ustalenia okresu 40 dni musiały być rozciągnięte na kilka miesięcy. Było to możliwe tylko dzięki pionierskiemu trybowi obserwacji serwisowych w ESO, w ramach którego obserwacje są wykonywane przez pracowników ESO na zlecenie naukowców, którzy ich potrzebują.”
Ukryta czarna dziura w HR 6819 jest jedną z pierwszych znalezionych czarnych dziur o masie gwiazdowej, które nie oddziałują gwałtownie ze swoim środowiskiem i dlatego wydaje się prawdziwie czarna. Ale zespół był w stanie dociec jej istnienia i obliczyć masę, badając orbitę gwiazdy w wewnętrznej parze. „Niewidoczny obiekt o masie co najmniej 4 razy większej od masy Słońca może być tylko czarną dziurą” podsumowuje Rivinius, pracujący w Chile.
Astronomowie wykryli do tej pory zaledwie kilkadziesiąt czarnych dziur w naszej galaktyce, a prawie wszystkie z nich silnie oddziałują ze swoim otoczeniem i ujawniają swoje istnienie poprzez ujawnianie w tych oddziaływaniach potężnego promieniowania rentgenowskiego. Ale naukowcy szacują, że w czasie istnienia Drogi Mlecznej o wiele więcej gwiazd zapadło się do czarnych dziur, gdy kończyły swoją ewolucję. Odkrycie cichej, niewidocznej czarnej dziury w HR 6819 dostarcza wskazówek na temat tego, gdzie mogą znajdować się ukryte czarne dziury w Drodze Mlecznej: „Muszą tam istnieć setki milionów czarnych dziur, ale wiemy jedynie o bardzo niewielu z nich. Wiedza czego szukać stawia nas w lepszej pozycji w ich odnajdywaniu” mówi Rivinius. Baade dodaje, że odnalezienie czarnej dziury w układzie potrójnym położonym tak blisko wskazuje, że widzimy „czubek góry lodowej.”
Astronomowie wierzą, że ich odkrycie może rzucić nowe światło także na drugi układ. „Ustaliliśmy, że drugi system, zwany LB-1, również może być potrójny, ale potrzebujemy więcej obserwacji, aby się upewnić” wskazuje Marianne Heida, stażystka w ESO, współautorka publikacji. „LB-1 znajduje się nieco dalej od Ziemi, ale nadal całkiem blisko w astronomicznych skalach odległości, co oznacza, że istnieje prawdopodobnie o wiele więcej takich systemów. Odnajdując i badając je możemy nauczyć się wiele o powstawaniu i ewolucji tych rzadkich gwiazd, które zaczynają swoje życie o masach ponad 8 razy większych niż masa Słońca, a kończę je w wybuchach supernowych, pozostawiając po sobie czarne dziury.”
Odkrycia układów potrójnych z wewnętrzną parą i odległą gwiazdą mogą także dostarczyć wskazówek na temat gwałtownych kosmicznych merdżerów (mergerów), które wysyłają fale grawitacyjne wystarczająco potężne, aby wykryć je na Ziemi. Niektórzy astronomowie wierzą, że merdżery mogą zachodzić w systemach o konfiguracjach podobnych do HR 6819 lub LB-1, ale w sytuacjach, gdy wewnętrzna para składa się z dwóch czarnych dziur lub z czarnej dziury i gwiazdy neutronowej. Bardziej odległy, zewnętrzny obiekt, może grawitacyjnie wpływać na wewnętrzną parę w taki sposób, że wywołuje merdżera, a to uwalnia fale grawitacyjne. Pomimo, iż HR 6819 i LB-1 mają tylko po jednej czarnej dziurze i brak w nich gwiazd neutronowych, systemy te mogą pomóc naukowcom w zrozumieniu w jaki sposób zachodzą gwiezdne kolizje w układach potrójnych gwiazd.
Więcej informacji
Wyniki badań przedstawiono w artykule pt. „A naked-eye triple system with a nonaccreting black hole in the inner binary”, opublikowanym dzisiaj w Astronomy & Astrophysics.
Skład zespołu badawczego: Th. Rivinius (European Southern Observatory, Santiago, Chile), D. Baade (European Southern Observatory, Garching, Niemcy [ESO Germany]), P. Hadrava (Astronomical Institute, Academy of Science of the Czech Republic, Praga, Czechy), M. Heida (ESO Germany) oraz R. Klement (The CHARA Array of Georgia State University, Mount Wilson Observatory, Mount Wilson, USA).
ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Ma 16 krajów członkowskich: Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy, dodatkowo Chile jest kraje gospodarzem, a Australia (IA/FCUL) strategicznym partnerem. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop ELT (Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop), który stanie się „największym okiem świata na niebo”.
Przeczytaj więcej:
Źródło: ESO
