Masivna zvezdna črna luknja pritrjuje teoretikom

Črne luknje običajno delimo na dva tipa. V središčih galaksij se nahajajo supermasivne črne luknje z masami več milijonov ali celo več milijard Sonc. Potem pa so tu še “zvezdne” črne luknje, ki nastanejo pri kolapsu masivnih zvezd in imajo zato maso od nekaj do nekaj deset mas Sonc.

Zvezdne črne luknje so v zadnjih letih, vse od prve detekcije gravitacijskih valov, dobile veliko pozornosti. Detektirani valovi so namreč (običajno) posledica trka dveh zvezdnih črnih lukenj. Analiza valov nam pove, kakšne mase sta imeli črni luknji pred trkom in kakšno maso ima novonastala črna luknja.

Astronome zanima, kako takšne črne luknje v dvojnih sistemih, torej preden trčijo in se zlijejo v masivnejšo, nastanejo. Kakšna mora biti zvezda, da na koncu življenja kolapsira v črno luknjo z nekaj deset masami Sonca? Prevladuje prepričanje, da takšna zvezda vsebuje zelo malo težkih kemijskih elementov. A dobrih dokazov za to do sedaj nismo imeli.

Pomagalo bi, če bi takšno debeluhinjo odkrili v Galaksiji, torej relativno blizu nas. To pa je zelo težko. Dvojnih sistemov črnih lukenj, katere trke bi lahko opazili prek gravitacijskih valov, je tako malo, da jih je skoraj nemogoče opaziti. Uporabiti moramo drug način detekcije. Na osamljene črne luknje lahko pozabimo, saj so, no ja, črne. Kaj pa, če ima črna luknja zvezdno spremljevalko? Če sta si zvezda in črna luknja blizu, snov iz zvezde pada na črno luknjo, pri čemer dobimo svetlobo visokih energij—na ta način so znanstveniki v preteklosti odkrili okoli 50 zvezdnih črnih lukenj.

V zadnjih letih pa smo začeli odkrivati tudi zvezdne črne luknje v primeru, da so te precej oddaljene od spremljevalne zvezde. V tem primeru sistem ne seva dodatne svetlobe. Kako jo torej lahko vidimo? Z natančnim opazovanjem položaja spremljevalne zvezde. Ker se zvezda in črna luknja gibljeta ena okoli druge, položaj zvezde s časom nekoliko koleba. Kolebanje je torej namig, da se ob zvezdi dogaja še eno masivno telo, kljub temu, da ga ne vidimo. Da kolebanje opazimo, potrebujemo večletna izredno natančna merjenja položaja zvezd. Prav to od leta 2014 počne Gaia, satelit Evropske vesoljske agencije.

S pomočjo Gajinih podatkov so raziskovalci odkrili črno luknjo s 33 masami Sonca. Gre za najbolj masivno znano zvezdno črno luknjo v Galaksiji. Od nas je oddaljena “pičlih” 2000 svetlobnih let, s čimer je postala druga najbližja znana zvezdna črna luknja. Svoje odkritje so raziskovalci objavili v nedavnem članku.

Astronomi so si še posebej natančno pogledali spremljevalno zvezdo. Ugotovili so, da ima zvezda zelo malo težkih kovinskih elementov. Zvezda in črna luknja sta v dvozvezdju, torej je zelo verjetno, da sta nastali istočasno in istega oblaka snovi. V tem primeru je imela tudi zvezda, ki je kolapsirala v črno luknjo, nizko vsebnost težkih elementov. Odkritje seveda ne pomeni avtomatično, da vse zvezdne črne luknje relativno velike mase nastanejo iz zvezd s takšnimi lastnostmi—je pa vedno lepo, ko odkritje potrdi teorijo.

Naslovna slika: Ilustracija dvojnega zvezdnega sistema zvezde in črne luknje. Avtorstvo: ESO/L. Calçada