Astronomové nalezli černou díru nejblíže Zemi, pomohli i Češi

„Byli jsme překvapeni, když jsme zjistili, že se jedná o první hvězdný systém s černou dírou, který je možné spatřit pouhým okem,“ poznamenal spoluautor výzkumu Petr Hadrava, emeritní pracovník Astronomického ústavu Akademie věd ČR. V budoucnu by tak mohla být objevena řada podobných černých děr.

Soustava se na obloze nachází v souhvězdí Dalekohledu a je skutečně tak blízko, že je možné ji za tmavé bezoblačné noci z jižní polokoule sledovat volným okem bez dalekohledu.

„Systém obsahuje Zemi nejbližší černou díru, jakou dnes známe,“ konstatoval Thomas Rivinius z ESO a hlavní autor studie, na které se podílely i další světové instituce.

Na soustavu s označením HR 6819 se vědci původně zaměřili v rámci výzkumu dvojhvězdných systémů. Při analýze získaných dat je však čekalo překvapení, objevili třetí a do té doby neznámý objekt – černou díru.

Pozorování provedená spektrografem FEROS a dalekohledem MPG/ESO (MPG/ESO 2.2-metre telescope) na chilské observatoři ukázala, že jedna z hvězd obíhá s periodou 40 dní kolem neviditelného objektu, zatímco druhá hvězda v systému se nachází ve velké vzdálenosti od tohoto centrálního páru.

Spoluautor studie, německý astronom Dietrich Baade, k tomu poznamenal: „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 provádějí pozorování pro vědce, kteří data potřebují.“

Objekt ukrývající se v systému HR 6819 je jednou z prvních nalezených černých děr hvězdné hmotnosti, které nijak neinteragují se svým okolím. Díky tomu je tato černá díra podle astronomů „opravdu černá“.

Její přítomnost dokázali přesto experti vystopovat a spočítat hmotnost na základě studia oběžné dráhy hvězdy, která je druhým členem páru. „Neviditelný objekt o hmotností alespoň čtyř Sluncí nemůže být nic jiného než černá díra,“ glosoval to Rivinius.

„Odhalení černé díry, která je nejbližší k naší Zemi, bylo umožněno aplikováním tzv. metody rozmotávání hvězdných spekter, kterou jsem vyvinul, abychom u nás byli schopni konkurovat přístrojově lépe vybaveným světovým observatořím,“ dodal v souvislosti s výzkumem, o kterém informuje celý svět, pro české čtenáře Petr Hadrava.

Uplatnění metody na data, získaná z teleskopů ESO, umožnilo podle něj mezinárodnímu týmu dostat se ve výzkumu o krok dál. „Černé díry, které jsme až dosud měli možnost pozorovat a studovat, nebyly ve skutečnosti černé, ale velice zářivé. Mohli jsme je vidět díky tomu, že pohlcují látku ze svých hvězdných průvodců, kteří se nacházejí v jejich těsné blízkosti. Tato látka se zahřívá na vysoké teploty a osvětluje bezprostřední okolí černé díry, kde je silné gravitační pole,“ vysvětlil.

Vědci dosud nalezli jen několik desítek černých děr v naší Galaxii. Většina z nich silně interaguje se svým okolím a prozrazuje tedy svoji přítomnost emisemi rentgenového záření. Odhaduje se však, že během vývoje Mléčné dráhy mnoho hvězd v závěru svého života zkolabovalo do podoby černé díry. Objev klidné, neviditelné černé díry v systému HR 6819 poskytuje návod, kde tyto skryté objekty hledat. A třeba i více zjistit o jejich původu.

„Někde tam musí být stovky milionů černých děr, my jich však zatím známe jen několik,“ upozornil Rivinius.

Astronomové věří, že objev by jim mohl již poměrně brzy pomoci při odhalení dalšího podobného systému. Objevy trojhvězdných systémů tvořených vnitřním párem a vzdálenou třetí složkou mohou rovněž poskytnout klíč k pochopení divokých procesů splynutí hvězd, při kterých dochází k emisi gravitačních vln dostatečně intenzivních na to, abychom je detekovali na Zemi.

Aktuální odborná práce je podle Pavla Suchana z Astronomického ústavu AV ČR věnována památce tuzemského astronoma Stanislava Štefla (1955-2014), který projekt před řadou let inicioval, a to během svého působení na observatoři Paranal v chilské poušti Atacama. Česko je členem ESO od roku 2007.