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

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

Jest to tłumaczenie Komunikatu prasowego ESO eso2408

O komunikacie

Komunikat nr:eso2408pl
Nazwa:Gaia BH3
Typ:Milky Way : Star : Evolutionary Stage : Black Hole
Facility:Very Large Telescope
Instrumenty:UVES

Zdjęcia

Artystyczna wizja systemu z najmasywniejszą gwiazdową czarną dziurąw naszej galaktyce
Artystyczna wizja systemu z najmasywniejszą gwiazdową czarną dziurąw naszej galaktyce
Porównanie kilku czarnych dziur w naszej galaktyce
Porównanie kilku czarnych dziur w naszej galaktyce
Thousands of stars fill the frame, almost entirely covering the dark background. A few of them are larger than the others and shine in blue, whitish, and orange. The black hole BH3 is not visible in the image.
Wide-field view around the BH3 black hole
Po angielsku

Filmy

Record-breaking stellar black hole found nearby | ESO News
Record-breaking stellar black hole found nearby | ESO News
Po angielsku
Artist’s animation of the system with the most massive stellar black hole in our galaxy
Artist’s animation of the system with the most massive stellar black hole in our galaxy
Po angielsku
Zooming into the BH3 black hole system
Zooming into the BH3 black hole system
Po angielsku
Comparison of several stellar black holes in our galaxy
Comparison of several stellar black holes in our galaxy
Po angielsku
Animation showing the locations and distances to some of our galaxy’s black holes
Animation showing the locations and distances to some of our galaxy’s black holes
Po angielsku