Astronomowie korzystający z instrumentu MUSE zainstalowanego na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) w Chile odkryli gwiazdę w gromadzie NGC 3201, która zachowuje się w bardzo osobliwy sposób. Gwiazda wydaje się krążyć wokół niewidocznej czarnej dziury o masie około 4 mas Słońca – to pierwsza taka nieaktywna czarna dziura o masie gwiazdowej odkryta w gromadzie kulistej i pierwsza odkryta bezpośrednio na podstawie swojego przyciągania grawitacyjnego. To istotne odkrycie wpływa znacząco na naszą wiedzę o formowaniu się takich gromad gwiazd, czarnych dziur i źródeł fal grawitacyjnych.
Gromady kuliste to potężne sfery zawierające dziesiątki tysięcy gwiazdy krążące wokół większości galaktyk. To jedne z najstarszych znanych układów gwiezdnych we Wszechświecie, a ich wiek zbliżony jest do wieku całej galaktyki, wokół której krążą. Aktualnie znamy około 150 gromad kulistych krążących wokół Drogi Mlecznej.
[AdSense-A]
Jedna konkretna gromada – NGC 3201 – znajdująca się w południowym gwiazdozbiorze Żagla została teraz zbadana za pomocą instrumentu MUSE zainstalowanego na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) w Chile. Międzynarodowy zespół astronomów odkrył, że jedna z gwiazd należących do NGC 3201 zachowuje się bardzo osobliwie – co 167 dni zmienia kierunek i przemieszcza się z prędkościami rzędu kilkuset tysięcy kilometrów na godzinę.
Główny autor badania Benjamin Giesers zainteresował się zachowaniem tej gwiazdy. Krążyła wokół czegoś całkowicie niewidocznego o masie około czterech mas Słońca – to mogła być tylko czarna dziura! Pierwsza odkryta w gromadzie kulistej za pomocą bezpośrednich obserwacji jej wpływu grawitacyjnego.
Związek między czarnymi dziurami a gromadami kulistymi jest ważny, ale i tajemniczy. Z uwagi na swoje duże masy oraz zaawansowany wiek, zakłada się, że gromady kuliste wytworzyły duże liczby czarnych dziur o masie gwiazdowej w eksplozjach supernowych pod koniec życia masywnych gwiazd.
[AdSense-B]
Instrument MUSE umożliwia astronomom wykonywanie precyzyjnych pomiarów ruchu tysięcy odległych gwiazd jednocześnie. Dzięki niemu badacze po raz pierwszy w historii odkryli nieaktywną czarną dziurę w sercu gromady kulistej – taką, która aktualnie nie pożera materii, ani nie jest otoczona świecącym dyskiem gazowym. Co więcej, mogli oszacować masę czarnej dziury na podstawie ruchu gwiazdy złapanej w jej grawitacyjne macki.
Na podstawie obserwacji badacze ustalili, że gwiazda ma masę 0,8 masy Słońca, a masa jej tajemniczej towarzyszki to 4,36 masy Słońca – niemal na pewno czarna dziura.
Niedawne odkrycia źródeł promieniowania radiowego i rentgenowskiego w gromadach kulistych oraz odkrycie w 2016 roku fal grawitacyjnych pochodzących od łączących się dwóch czarnych dziur o masie gwiazdowej, wskazują, że te stosunkowo małe czarne dziury mogą być bardziej powszechne w gromadach kulistych niż wcześniej przypuszczano.
Giesers podsumowuje: Do niedawna zakładaliśmy, że prawie wszystkie czarne dziury znikają z gromad kulistych po krótkim czasie, a tego typu układy nawet nie powinny istnieć! Jednak widocznie tak nie jest – nasze odkrycie stanowi pierwsze odkrycie grawitacyjnego wpływu czarnej dziury o masie gwiazdowej w gromadzie kulistej. Odkrycie to poprawi naszą wiedzę o formowaniu się i ewolucji gromad kulistych,czarnych dziur i układów podwójnych – kluczowych do zrozumienia pochodzenia źródeł fal grawitacyjnych.
Źródło: ESO