Komunikat prasowy

Znaleziono najmasywniejszą gwiazdową czarną dziurę w naszej galaktyce

16 kwietnia 2024

Astronomowie zidentyfikowali najbardziej masywną gwiazdową czarną dziurę w galaktyce Drogi Mlecznej. Dostrzeżono ją dzięki danym z misji Gaia, prowadzonej przez Europejską Agencję Kosmiczną, ponieważ powoduje dziwny chwiejny ruch towarzyszącej jej gwiazdy. Dane z Bardzo Dużego Teleskopu (VLT), należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), oraz z innych obserwatoriów naziemnych, wykorzystano do zweryfikowania masy czarnej dziury. Jest to imponujące 33 razy więcej niż masa Słońca.

Gwiazdowe czarne dziury powstają z kolapsu masywnych gwiazd. Te zidentyfikowane do tej pory były średnio około 10 razy masywniejsze od Słońca. Nawet kolejna najmasywniejsza gwiazdowa czarna dziura znana w naszej galaktyce, Cygnus X-1, osiągnęła zaledwie 21 mas Słońca. Powoduje to nowe obserwacje obiektu o 33 masach Słońca wyjątkowymi [1].

Co ciekawe, omawiana czarna dziura znajduje się również niezwykle blisko nas – w odległości zaledwie 2000 lat świetlnych w kierunku gwiazdozbioru Orła. To druga najbliższa czarna dziura względem Ziemi. Obiekt oznaczono jako Gaia BH3 lub w skrócie BH3. Został znaleziony, gdy zespół sprawdzał obserwacje Gaia w ramach przygotowań do nadchodzącej publikacji danych. „Nikt nie spodziewał się znaleźć czającej się w pobliżu czarnej dziury o dużej masie, nie wykrytej do tej pory” mówi Pasquale Panuzzo, członek zespołu Gaia, astronom z National Centre for Scientific Research (CNRS) w Observatoire de Paris – PSL we Francji. „Tego rodzaju odkrycia dokonujesz raz w swoim życiu naukowym.”

Aby potwierdzić odkrycie, zespół Gaia użył danych z obserwatoriów naziemnych, w tym z instrumentu Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES na należącym do ESO teleskopie VLT, znajdującym się na chilijskiej pustynia Atakama [2]. Te obserwatoria ujawniły kluczowe własności towarzyszącej gwiazdy, które razem z danymi Gaia pozwoliły astronomom na dokładne zmierzenie masy BH3.

Astronomowie znaleźli podobnie masywne czarne dziury poza naszą galaktyką (korzystając z innej metody detekcji), i teoretyzowali, że mogą one powstawać z kolapsu gwiazd z bardzo małą zawartości pierwiastków cięższych od wodoru i helu. Uważa się, że te tzw. ubogie w metale gwiazdy tracą mniej masy w trakcie swojego życia i dlatego mają więcej materii pozostałej po wytworzeniu czarnej dziury o dużej masie po swojej śmierci. Jednak do tej pory brakowało dowodu bezpośrednio łączącego ubogie w metale gwiazdy z czarnymi dziurami o dłuższych masach.

Gwiazdy w parach zwykle mają podobny skład chemiczny, co oznacza, że towarzyszka BH3 posiada istotne wskazówki o gwieździe, która zapadła się formując tę wyjątkową czarną dziurę. Dane UVES pokazały, że towarzyszka jest bardzo ubogą w metale gwiazdą, sugerując, że gwiazd, która zapadła się formując BH3 także była uboga w metale – dokładnie tak jak to było przewidywane.

Badania naukowe, którymi kierował Panuzzo, zostały dzisiaj opublikowane w Astronomy & Astrophysics. „Ze względu na charakter odkrycia zdecydowaliśmy się na wyjątkowy krok i opublikowaliśmy ten artykuł w oparciu o wstępne dane przed nadchodzącą publikacją zestawu danych Gaia” mówi współautorka Elisabetta Caffau, członkini zespołu Gaia, naukowiec CNRS z Observatoire de Paris - PSL. Wcześniejsze udostępnienie danych pozwoli innym astronomom na natychmiastowe rozpoczęcie badan czarnej dziury , bez czekania na pełną publikację danych, która planowana jest najwcześniej na koniec 2025 roku.

Dalsze obserwacje tego systemu mogą ujawnić więcej informacji o jego historii i samej czarnej dziurze. Na przykład instrument GRAVITY na należącym do ESO Interferometrze VLT może pomóc astronomom dowiedzieć się czy ta czarna dziura przyciąga materię ze swojego otoczenia i lepiej zrozumieć ten ciekawy obiekt.

Uwagi

[1] Nie jest to najmasywniejsza czarna dziura w naszej galaktyce — ten tytuł należy do Sagittarius A*, supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej, która ma około cztery miliony mas Słońca. Natomiast Gaia BH3 to najmasywniejsza czarna dziura znana w Drodze Mlecznej powstała z zapadnięcia się gwiazdy.

[2] Oprócz UVES na teleskopie VLT, badania opierały się na danych ze spektrografu HERMES na Teleskopie Mercatora na La Palmie (Hiszpania), którym zarządza Uniwersytet Leuven (Belgia), we współpracy z Obserwatorium Uniwersytetu Genewskiego (Szwajcaria); a także ze spektrografu wysokiej rozdzielczości SOPHIE w Obserwatorium Haute-Provence – OSU Institut Pythéas.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. „Discovery of a dormant 33 solar-mass black hole in pre-release Gaia astrometry”, który ukaże się w Astronomy & Astrophysics (https://aanda.org/10.1051/0004-6361/202449763).

Artykuł jest napisany przez P. Panuzzo et al. wraz z zespołem Gaia, który obejmuje ponad 300 autorów z całego świata, w tym z krajów: Austria, Belgia, Czechy, Finlandia, Francja, Niemcy, Włochy, Holandia, Polska, Portugalia, Hiszpania, Szwecja, Szwajcaria, Wielka Brytania, Chile oraz Australia.

Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) umożliwia naukowcom z całego świata na odkrywanie tajemnic Wszechświata z korzyścią dla nas wszystkich. Projektujemy, budujemy i zarządzamy światowej klasy obserwatoriami naziemnymi – których astronomowie używają do odpowiadania na ciekawe pytania i szerzenia fascynacji astronomią – a także promujemy międzynarodową współpracę w astronomii. Ustanowione w 1962 roku jako organizacja międzynarodowa, ESO jest wspierane przez 16 krajów członkowskich (Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy), a także Chile jako kraj gospodarz, oraz Australię jako strategicznego partnera. Siedziba ESO, a także jego centrum popularyzacji nauki i planetarium (ESO Supernova) znajdują się w pobliżu Monachium w Niemczech, natomiast chilijska pustynia Atakama – niesamowite miejsce z wyjątkowymi warunkami do obserwacji nieba – jest domem dla naszych teleskopów. ESO zarządza trzema lokalizacjami obserwacyjnymi w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope – Bardzo Duży Teleskop) oraz dwa teleskopy do przeglądów nieba. VISTA pracuje w podczerwieni, VLT Survey Telescope w zakresie widzialnym. W Paranal ESO zarządza także południowym obserwatorium CTA (Cherenkov Telescope Array South) – największym na świecie i najbardziej czułym obserwatorium promieniowania gamma. Wspólnie z międzynarodowymi partnerami ESO zarządza także radioteleskopami APEX i ALMA, które są instrumentami do obserwacji nieba w zakresach milimetrowym i submilimetrowym. Na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, budujemy „największe oko świata na niebo”, czyli Ekstremalnie Wielki Teleskop (Extremely Large Telescope, ELT). Nasza działalność w Chile jest zarządzania z biur ESO w Santiago, gdzie współpracujemy też z chilijskimi partnerami.

Linki

• Publikacja naukowa
• Zdjęcia VLT
• Komunikat ESA na temat badań
• Dla dziennikarzy: zasubskrybuj, aby otrzymywać w swoim języku nasze komunikaty prasowe z embargo medialnym
• Dla naukowców: jeśli masz ciekawy temat, zgłoś swoje badania

Kontakt

Pasquale Panuzzo
Observatoire de Paris - PSL/CNRS
Paris, France
Tel.: +33 1 45 07 78 42
E-mail: pasquale.panuzzo@observatoiredeparis.psl.eu

Elisabetta Caffau
Observatoire de Paris - PSL/CNRS
Paris, France
Tel.: +33 1 45 07 78 73
E-mail: elisabetta.caffau@observatoiredeparis.psl.eu

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Tel. kom.: +49 151 241 664 00
E-mail: press@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