Astronomům se podařilo najít první supermasivní černou díru, která se pohybuje uvnitř svojí mateřské galaxie

16. 03. 2021

Galaxie Černé díry

Supermasivní černé díry se nacházejí v jádru galaxií a pohybují se zároveň s nimi (nebo možná galaxie zároveň s černou dírou). V nové studii v magazínu Astrophysical Journal vědci popisují první případ supermasivní černé díry, která se pohybuje uvnitř své mateřské galaxie J0437+2456. Příčina tohoto neobvyklého pohybu zatím není zřejmá, jedno z možných vysvětlení je, že by mohlo jít o následek kolize supermasivních černých děr.

Černá díra, ilustrace

Na obrázku je znázorněna hmota rotující kolem černé díry.

Image credit: NASAs Goddard Space Flight Center

Černé díry jsou masivní kompaktní objekty s tak silnou gravitací, že z nich nedokáže uniknout ani světlo. To ale neznamená, že jsou všechny stejné. Vědci rozlišují tři (až pět) základních kategorií černých děr, které se od sebe liší svou hmotností i vznikem:

  
Černé díry hvězdné velikosti (kolapsary) - mají hmotnost jednotek až desítek Sluncí a vznikají při kolapsu masivní hvězdy. Proces, při kterém vzniká černá díra hvězdné velikosti, se označuje jako hypernova a je doprovázena zábleskem gama záření.
  
Černé díry střední velikosti - dosahují hmotnosti mezi 100 a miliónem slunečních hmotností. Zřejmě nevznikají přímo z hvězd, ale spojením menších černých děr. Tato třída černých děr byla po dlouhou dobu pouze teoretická, protože se astronomům nepodařilo najít žádný konkrétní objekt, který by do této kategorie zapadal. První známou černou dírou střední velikosti se nakonec stal objekt objevený pomocí gravitačních vln (signál GW190521)
  
Supermasivní černé díry - nachází se v jádrech galaxií a mají miliony až miliardy hmotností Slunce. V jádru naš vlastní galaxie dřímá supermasivní černá díra Sagittarius A* s hmotností kolem 4 milionů Sluncí.
  
Ultramasivní černé díry (superobří černé díry) - další uvažovanou kategorií jsou ultramasivní černé díry, které mohou mít hmotnost 10 až 100 miliard Sluncí.
  
Neuvěřitelně velké černé díry (Stupendously LArge Black holeS, SLABS) - Nedávno přišli vědci s pátou kategorií černých děr, jejichž hmotnost přesahuje 100 miliard Sluncí.

Vědecký tým vedený Dominicem Pescem předpokládal, že se supermasivní černé díry mohou pohybovat, i když bylo zřejmé, že dát do pohybu takto těžký objekt nemůže být jednoduché. Dlouhých 5 let tedy pozorovali 10 vybraných galaxií a jejich supermasivní černé díry a zkoumali do detailu jejich pohyb. U devíti z nich se centrální černá díra pochybovala společně s galaxií. U desáté galaxie však měli štěstí.

Galaxie J0437+2456 se nachází asi 230 milionů světelných let daleko a ukrývá v sobě supermasivní černou díru u hmotnosti 3 milionů sluncí. Pozorování teleskopy Arecibo a Gemini ukazují, že černá díra se uvnitř galaxie pohybuje rychlostí 177 tisíc km/h.

Co za pohybem této černé díry stojí, je zatím nejisté. Autoři studie nabízí dvě možná vysvětlení, a obě vyžadují existenci dvou supermasivních černých děr v jedné galaxii. Teoreticky lze předpokládat, že se dvojice masivních cenách děr vyskytují relativně často, zatím to však nikdy nebylo pozorováno.

Pokud by v galaxii J0437+2456 byly dvě supermasivní černé díry, obíhaly by vzájemně kolem sebe, což by mohlo být první z možných vysvětlení pozorovaného pohybu. Podle druhého vysvětlení sledujeme následky jejich kolize.

Další informace budou vyžadovat nová pozorování. S jistotou teď zatím víme, že máme první supermasivní černou díru v pohybu a astronomové ji jistě budou se zaujetím zkoumat dál.