Tak blízko jsme černou díru ještě neměli. Na objevu se podílel i Čech

Zhruba jeden tisíc světelných let od nás leží v soustavě označené jako HR 6819 nově objevená černá díra. Je to zatím nejblíže, co se nám podařilo tento vesmírný objekt zaznamenat. Objev byl možný i proto, že byla při zkoumání využita metoda jednoho českého vědce.

Soustava, která obsahuje černou díru a dvě hvězdy, byla zaměřena a sledována pomocí 2,2metrového dalekohledu MPG a spektrografu FEROS, které jsou součástí observatoře La Stilla, jež náleží k Evropské jižní observatoři (ESO). Objev by se neobešel bez podílu českého astronoma docenta Petra Hadravy z Astronomického ústavu AV ČR.

Nově objevená černá díra v soustavě s katalogovým číslem HR 6819 se může zdát poměrně vzdálená. Tisíc světelných let není z lidského pohledu málo, ale není to zase až tak daleko, aby hvězdy, které jsou její součástí, nebyly za příhodných podmínek viditelné pouhým okem. Kdo by to však chtěl zkusit, musí se vydat na jižní polokouli Země a dívat se směrem k souhvězdí Dalekohledu (Telescopium).

„Byli jsme opravdu překvapeni, když jsme zjistili, že se jedná o první hvězdný systém s černou dírou, který je možné spatřit pouhým okem.“

Petr Hadravaspoluautor výzkumu a emeritní pracovník Astronomického ústavu AV ČR

Z vesmírného hlediska je tato černá díra blízko, dokonce tak blízko, že žádný takový objekt, o kterém víme, není Zemi blíže. Jen pro srovnání, nám vůbec nejbližší solární systém se nachází asi 4,4 světelného roku od nás. A ještě jedno měřítku, naše domovská galaxie Mléčná dráha měří v průměru přibližně 120 tisíc světelných let.

Opravdu černá černá díra

Výzkum, který vedl Thomas Rivinius z Evropské jižní observatoře (ESO), byl zveřejněn v oborovém vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.

Objev je zajímavý i z dalšího hlediska. Tato černá díra je opravdu černá. Většina námi objevených černých děr totiž vyzařuje do svého okolí rentgenové záření, které vzniká z hmoty, již černá díra zachytí.

Mapa oblohy se zvýrazněným souhvězdím Dalekohledu Soustava HR 6819 s černou dírou je vyznačena červeným kolečkem.

Právě tímto zářením se prozradí. Černá díra systému HR 6819 se ale takto vůbec neprojevovala. Důvodem je podle vědců skutečnost, že černá díra z okolí nepohlcuje žádnou hmotu. 

A tak musela přijít na řadu matematika a výpočet, který ukázal, že dráha souputnické hvězdy je ovlivňována nějakým neviditelným hmotným objektem. Zjistilo se, že jedna z hvězd obíhá každých 40 dní kolem neviditelného objektu, zatímco druhá hvězda v systému se nachází ve velké vzdálenosti od tohoto centrálního páru.

„Pozorování potřebná ke změření této čtyřicetidenní periody musela být rozložena do několika měsíců. Jejich získání umožnilo průkopnické schéma takzvaných servisních pozorování využívané v ESO, kdy pracovníci ESO provádějí pozorování pro vědce, kteří data potřebují,“ vysvětlil na stránkách Evropské jižní observatoře spoluautor studie Dietrich Baade.

ESO

Evropská jižní observatoř je společná astronomická organizace evropských států, včetně České republiky. ESO provozuje několik observatoří umístěných ve vysokých nadmořských výškách v jihoamerickém Chile. V oblasti pouště Atacama v Chile má projekt tři unikátní observatoře světové úrovně: La Silla, Paranal a Chajnantor.

Čtyřka obřích dalekohledů VLT, které jsou součástí ESO.

První pozorovací místo ESO je na 2 400 m vysoké hoře La Silla, ležící 600 km severně od Santiaga de Chile. Je vybaveno několika optickými dalekohledy s průměrem zrcadla do 3,6 m. Je zde i 3,5m dalekohled nové technologie NTT (New Technology Telescope),

Paranal se soustavou dalekohledů VLT (Very Large Telescope) a teleskopy – VISTA (infračervené spektrum) a VST (viditelné spektrum) leží v nadmořské výšce 2 600 m. Nachází se asi 130 km jižně od města Antofagasta v Chile, na pobřeží Tichého oceánu, 12 km směrem do vnitrozemí, a patří k nejsušším oblastem světa. Nedaleko této observatoře, na hoře Cerro Armazones, staví ESO nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled) s primárním zrcadlem o průměru 39 m.

Třetí observatoř je vybudována na planině Chajnantor, která leží v nadmořské výšce 5 000 metrů nad mořem. Toto extrémně suché a vysoko položené místo bylo zvoleno proto, že zemská atmosféra je zde pro rádiové záření na milimetrových a submilimetrových vlnových délkách téměř průhledná. Zde umístěná astronomická observatoř světa ALMA je vybavena anténovou sítí 66 teleskopů o průměru dvanáct a sedm metrů, které leží v nadmořské výšce 5 050 metrů.

Předtím ale bylo potřeba analyzovat spektrum, které zachytily dalekohledy při zkoumání této hvězdné soustavy.

„Odhalení černé díry, která je nejbližší k naší Zemi, bylo umožněno aplikováním metody „rozmotávání“ hvězdných spekter, kterou jsem vyvinul, abychom u nás byli schopni konkurovat přístrojově lépe vybaveným světovým observatořím. Uplatnění metody na data, získaná ze špičkových dalekohledů ESO, umožnilo našemu mezinárodnímu týmu dostat se ve výzkumu o krok dál,“ vysvětluje český zástupce.

Riviniusův tým původně zkoumal dvojhvězdy. Analýza hvězdné soustavy s katalogovým číslem HR 6819 v jižním souhvězdí Dalekohledu ale překvapivě ukázala právě existenci třetího tělesa. Jedna z viditelných hvězd totiž obíhá každých 40 dní kolem neviditelného objektu, který je přinejmenším čtyřikrát hmotnější než naše Slunce.

Pohled na souhvězdí Dalekohledu se soustavou HR 6819, která obsahuje nám nejbližší černou díru.

„Neviditelný objekt o hmotnosti alespoň čtyř Sluncí nemůže být nic jiného než černá díra,“ říká ve zprávě Thomas Rivinius.

Právě neaktivní a poklidné černé díry o hmotnosti do 10 Sluncí se prozrazují jen působením své gravitace, například když kolem nich obíhá viditelná hvězda, jako v tomto případě.

Postup, který astronomové zvolili, může ukázat cestu i jiným týmům a pomoci jim odhalit skryté černé díry v podobných soustavách.

„Zjistili jsme, že jiný systém s označením LB-1 by mohl být podobnou trojčlennou soustavou. Ale abychom to věděli jistě, potřebujeme další pozorování,“ uzavírá spoluautorka práce Marianne Heidová, která pracuje v ESO.

V Mléčné dráze byly dosud objeveny desítky černých děr. Astronomové doufají, že nynější objev pomůže vypátrat další neaktivní černé díry v naší galaxii. „Musí tu existovat stovky černých děr, ale víme jen o velmi malém počtu,“ poznamenal Rivinius. „Když budeme vědět, co máme hledat, měli bychom být schopnější je nacházet,“ dodal expert.

Zveřejněná práce je věnována památce dr. Stanislava Štefla, který projekt před řadou let inicioval, a to během svého působení na observatoři Paranal v chilské poušti Atacama. Česká republika je členem ESO od roku 2007.

Astronomická observatoř ALMA:

13. března 2013