Astronomové odhadují, že v hvězdách naší galaxie se potuluje přibližně 100 milionů černých děr, ale dosud se jim nepodařilo identifikovat ani jednu. Po šesti letech pečlivých pozorování však Hubbleův vesmírný dalekohled poskytl první přímý důkaz o existenci osamělé černé díry unášené mezihvězdným prostorem tím, že přesně změřil hmotnost fantomového objektu. Jedná se o černou díru v Mléčné dráze.
V tomto článku vám povíme o charakteristikách, původu a mnohem více o osamělé černé díře v Mléčné dráze.
co je černá díra
V první řadě je důležité pochopit, co je černá díra, protože kolem ní koluje mnoho mýtů. Černá díra je astronomický jev, ke kterému dochází, když se masivní hvězda zhroutí vlivem vlastní gravitace, což má za následek oblast prostoru s neuvěřitelně vysokou hustotou a extrémně intenzivní gravitační silou . Za těchto podmínek je hmota stlačena do takové míry, že její objem se zmenší prakticky na nulu, čímž vzniká singularita, bod s nekonečnou hustotou ve středu černé díry.
Charakteristickým rysem černé díry je její horizont událostí, což je pomyslná hranice kolem ní, za kterou nemůže uniknout ani světlo, ani nic jiného. To znamená, že jakýkoli objekt, který překročí tuto hranici, bude beznadějně uvězněn uvnitř černé díry, což bude vypadat jako „díra“ ve vesmíru.
Černé díry nejsou přímo viditelné, protože nevyzařují světlo, ale jejich přítomnost lze odvodit z jejich vlivu na okolní hmotu. Pro lepší pochopení jejich vzniku lze studovat, jak černé díry vznikají v jiných hvězdách, protože tento proces je klíčový pro identifikaci původu černých děr v Mléčné dráze.
Černá díra v Mléčné dráze
Dosud byly všechny hmotnosti černých děr odvozeny statisticky nebo prostřednictvím interakcí v binárních hvězdných systémech nebo galaktických jádrech, což z toho činí velmi zvláštní objev.
Nově objevená černá díra s neznámou hmotností se nachází asi 5 000 světelných let daleko ve spirálním rameni Carina-Střelec v galaxii Mléčná dráha. Její objev však astronomům umožnil odhadnout, že nejbližší izolovaná černá díra o hvězdné hmotnosti k Zemi by mohla být vzdálena pouze 80 světelných let, což je relativně blízko vzhledem k tomu, že nejbližší hvězda naší sluneční soustavy, Proxima Centauri, je vzdálená pouhé 4 světelné roky. Černé díry o hvězdné hmotnosti mají často doprovodné hvězdy, což ji činí neobvyklou a zdůrazňuje důležitost hlubšího pochopení černých dír v našem vesmíru.
Černé díry v Mléčné dráze se rodí ze vzácných obřích hvězd o hmotnosti nejméně 20krát větší než Slunce , které tvoří méně než tisícinu celkového počtu hvězd v Mléčné dráze. Tyto hvězdy explodují jako supernovy, jejich jádra jsou rozdrcena gravitací a stávají se černými dírami. Vzhledem k tomu, že samovolná exploze není dokonale symetrická, mohla by být tato černá díra vymrštěna z naší galaxie a stát se tak zbloudilou černou dírou. Více informací naleznete v zajímavých faktech o černé díře v naší galaxii.
Detekce černých děr
Dalekohledy nemohou vyfotografovat černou díru, která se nachází v zákulisí, protože nevyzařuje světlo . Černá díra však deformuje prostor, který pak ohýbá a zesiluje světlo hvězdy nebo čehokoli, co se dočasně nachází za ní.
Aby bylo možné detekovat černé díry, pozemské dalekohledy monitorují jas milionů hvězd v bohatých hvězdných polích a ve směru centrálního vyboulení Mléčné dráhy a hledají náhlé výrazné zjasnění, které odhalí masivní černé díry. Předměty procházejí mezi námi a hvězdami.
Zkreslení prostoru způsobené gravitační přitažlivostí objektu v popředí procházejícího před vzdálenou hvězdou dočasně ohýbá a zesiluje světlo z hvězdy v pozadí, když prochází před ní. Astronomové využívají tento jev, nazývaný gravitační mikročočka, ke studiu hvězd a exoplanet. Ale podpis černé díry v popředí je jedinečný mezi ostatními mikročočkovými událostmi, takže je rozhodující pro pochopení naší galaxie.
Silná gravitace černé díry prodlouží efekt čočování o více než 200 dní . Navíc, pokud je mezilehlým objektem hvězda v popředí, může to způsobit krátkodobou změnu barvy měřeného světla hvězd, protože světlo z hvězd v popředí a pozadí se dočasně mísí. Během gravitačních mikročočkových událostí však nebyly pozorovány žádné změny barvy.
Hubblův vesmírný dalekohled byl poté použit k měření hmotnosti, vzdálenosti a rychlosti černé díry. To vedlo tým Kailashe Sahua z Space Telescope Science Institute v Baltimore v Marylandu k odhadu její hmotnosti na přibližně sedm hmotností Slunce. Například vůbec první snímek černé díry způsobil revoluci v našem chápání těchto jevů, jak je vidět na prvním snímku černé díry pořízeném týmem Event Horizon Telescope.
Alternativní vysvětlení černé díry v Mléčné dráze
Jiný tým astronomů vedený Casey Lamem z Kalifornské univerzity v Berkeley, který jev také studoval, ohlásil o něco nižší měření jeho hmotnosti, což znamená, že objektem by mohla být černá díra nebo neutronová hvězda. takže ano, dělají. Nevylučuji ani druhou možnost.
Proto odhadují hmotnost neviditelného kompaktního objektu na 1,6 až 4,4násobek hmotnosti Slunce. Na horní hranici rozsahu bude objekt černá díra. Na dolní hranici by to byla neutronová hvězda.
Přestože se naší galaxií pohybuje odhadem 100 milionů izolovaných černých děr, pro astronomy z HST je nalezení sebemenšího náznaku jedné takové jako hledání jehly v kupce sena.
„I když chceme tvrdit, že je to rozhodně černá díra, musíme zvážit všechny možnosti. To zahrnuje i méně hmotné černé díry a možná i neutronové hvězdy,“ vysvětlila Jessica Lu z týmu v Berkeley. „Ale ať je to cokoli, tento objekt je prvním pozůstatkem temné hvězdy nalezeným v Mléčné dráze bez přítomnosti jiné hvězdy ,“ dodal Ram.
Získání měření bylo pro oba týmy obtížným úkolem, protože další velmi jasná hvězda byla velmi blízko pozorovaného objektu. "Je to jako změřit drobné pohyby světlušky vedle jasné žárovky," řekl Sahu. "Museli jsme opatrně odečíst světlo od blízkých jasných hvězd, abychom přesně změřili odchylku od slabého zdroje."
Sahuův tým odhaduje, že izolovaná černá díra se Mléčnou dráhou pohybuje rychlostí 160 000 km/h – což je dostatečně rychle na to, aby se ze Země na Měsíc dostala za méně než tři hodiny. To je rychleji než většina ostatních blízkých hvězd v této oblasti naší galaxie.
Doufám, že vám tyto informace pomohou dozvědět se více o černé díře objevené v Mléčné dráze a jejích charakteristikách.