Kosmiczna praca detektywa prowadzi do zdumiewającego odkrycia czarnej dziury w naszej galaktyce

Międzynarodowy zespół badawczy zidentyfikował potencjalne oznaki masy pośredniej czarna dziura w gromadzie gwiazd IRS 13 w pobliżu supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej galaktyki.

Odkrycie to sugeruje, że takie czarne dziury, wcześniej rzadkie w obserwacjach, odgrywają kluczową rolę w tworzeniu supermasywnych czarnych dziur. Bliskość IRS 13 do centrum naszej galaktyki i jej nieoczekiwanie uporządkowane ruchy gwiazd, a także dowody z obserwacji teleskopów na wielu falach, wskazują na obecność czarnej dziury, co mogą potwierdzić przyszłe obserwacje za pomocą teleskopu Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba i Ekstremalnie Duży Teleskop.

Czarna dziura o masie pośredniej odkryta w centrum naszej Galaktyki

Badając gromadę gwiazd w bezpośrednim sąsiedztwie supermasywnej czarnej dziury Sagittarius A* (SgrA*) w centrum naszej galaktyki, międzynarodowy zespół badaczy kierowany przez PD dr Floriana Peißkera znalazł oznaki innej, o masie pośredniej czarna dziura. Pomimo ogromnych wysiłków badawczych, jak dotąd w całym naszym wszechświecie odkryto jedynie około dziesięciu takich czarnych dziur o masach pośrednich. Naukowcy uważają, że powstały wkrótce po Wielki Wybuch. Łącząc się, działają jak „nasiona” supermasywnych czarnych dziur. Badanie „Parująca masywna wbudowana gromada gwiazd IRS 13 blisko Sgr A*. II. Struktura kinematyczna” została opublikowana w The Dziennik astrofizyczny.

Analiza gromady gwiazd IRS 13

Analizowana gromada gwiazd IRS 13 znajduje się 0,1 roku świetlnego od centrum naszej galaktyki. To bardzo blisko z astronomicznego punktu widzenia, ale nadal wymagałoby dwudziestokrotnej podróży z jednego końca naszego Układu Słonecznego na drugi, aby pokonać tę odległość. Naukowcy zauważyli, że gwiazdy w IRS 13 poruszają się w nieoczekiwanie uporządkowany sposób. Właściwie spodziewali się, że gwiazdy zostaną ułożone losowo. Z tego regularnego wzoru można wyciągnąć dwa wnioski: Z jednej strony IRS 13 wydaje się oddziaływać z SgrA*, co prowadzi do uporządkowanego ruchu gwiazd. Z drugiej strony musi być coś wewnątrz gromady, aby była w stanie utrzymać obserwowany zwarty kształt.

Dowody na istnienie czarnej dziury o masie pośredniej

Obserwacje na wielu długościach fal za pomocą Bardzo duży teleskop tak dobrze jak ALMA i teleskopy Chandra sugerują obecnie, że przyczyną zwartego kształtu IRS 13 może być czarna dziura o masie pośredniej zlokalizowana w centrum gromady gwiazd. Potwierdzeniem tego mógłby być fakt, że badaczom udało się zaobserwować charakterystyczne promieniowanie rentgenowskie i zjonizowany gaz obracający się z prędkością kilku 100 km/s w pierścieniu wokół przypuszczalnej lokalizacji czarnej dziury o masie pośredniej.

Inną oznaką obecności czarnej dziury o masie pośredniej jest niezwykle duża gęstość gromady gwiazd, która jest wyższa niż jakakolwiek inna znana gęstość gromady gwiazd w naszym droga Mleczna. „IRS 13 wydaje się być niezbędnym elementem wzrostu naszej centralnej czarnej dziury SgrA*” – powiedział Florian Peißker, pierwszy autor badania. „Ta fascynująca gromada gwiazd nieprzerwanie zaskakuje społeczność naukową, odkąd została odkryta około dwadzieścia lat temu. Początkowo sądzono, że jest to niezwykle ciężka gwiazda. Jednak dzięki danym o wysokiej rozdzielczości możemy teraz potwierdzić skład elementów składowych z czarną dziurą o masie pośredniej w centrum.” Planowane obserwacje za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba i Ekstremalnie Wielkiego Teleskopu, który jest obecnie w budowie, dostarczą dalszych informacji na temat procesów zachodzących w gromadzie gwiazd.

Odniesienie: „Parująca masywna wbudowana gromada gwiazd IRS 13 w pobliżu Sgr A*. II. Struktura kinematyczna” Floriana Peißkera, Michala Zajačka, Matúša Labaja, Lauritza Thomkinsa, Andreasa Elbe, Andreasa Eckarta, Lucasa Labadie, Vladimíra Karasa, Nadeena B. Sabhy, Lukasa Steinigera i Marii Melamed, 18 lipca 2024 r., Dziennik astrofizyczny.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad4098