Komunikat prasowy

Instrument ESO znalazł najbliższą względem Ziemi czarną dziurę

Niewidzialny obiekt ma dwie towarzyszące gwiazdy widoczne nieuzbrojonym okiem

6 maja 2020

Zespół 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 Czechia, 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”.

Linki

• Publikacja naukowa
• Zdjęcia 2,2-metrowego teleskopu MPG/ESO
• Zdjęcia oberwatorium La Silla, należącego do ESO

Kontakt

Dietrich Baade
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tel.: +49-89-6096295
E-mail: dbaade@eso.org

Petr Hadrava
Academy of Sciences of the Czech Republic
Prague, Czechia
E-mail: petr.hadrava@asu.cas.cz

Marianne Heida
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tel.: +49-157-37744840
E-mail: mheida@eso.org

Thomas Rivinius
European Southern Observatory
Santiago, Chile
Tel.: +56 9 8288 4950
E-mail: triviniu@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel. kom.: +49 151 241 664 00
E-mail: pio@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych