Astronomové objevili dlouho skrytou malou černou díru v neobvykle vyvinutém binárním systému

Čínští vědci objevili slibnou černou díru s hmotností ležící v tzv. hmotnostní mezeře, a to pomocí metod měření radiální rychlosti a astrometrie. Studie byla zveřejněna online v Nature Astronomy 10. září 2024 a byla provedena týmem vedeným Dr. Wangem Songem, přidruženým výzkumníkem z Národních astronomických observatoří Čínské akademie věd (NAOC).

Během posledních šesti desetiletí vědci objevili pomocí rentgenových metod dvě desítky černých děr o hvězdné hmotnosti. Rozložení hmoty těchto černých děr, hlavně mezi 5 až 25 hmotnostmi Slunce, ukazuje nedostatek černých děr o hmotnostech od 3 do 5 hmotností Slunce.

Hmotnostní mezera může být způsobena speciálními mechanismy během výbuchů supernov, které zabraňují vzniku černých děr v tomto hmotnostním rozsahu, nebo to může být způsobeno zkreslením pozorování, protože dvojhvězdy včetně černých děr o nižší hmotnosti jsou snadněji narušeny natálním „kopnutím“ během výbuchu supernovy, a proto jsou hůře detekovatelné.

Ačkoliv nedávná pozorování gravitačních vln laserovým interferometrem Gravitational-Wave Observatory odhalila existenci kompaktních objektů v této hmotnostní mezeře, otázka, zda by v dvojhvězdách mohly existovat černé díry s nízkou hmotností, zůstává předmětem diskuse. Očekávalo se, že takový systém bude neinteragující a bez rentgenové emise a mohl by být vyhledáván pomocí radiálních a astrometrických metod.

Pomocí spektroskopie získané z dalekohledu LAMOST (Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope) a astrometrických dat z družice Gaia provedla tato studie hledání dvojhvězd obsahujících kompaktní složky.

Vědci objevili málo hmotný temný objekt umístěný v binárním systému G3425. Viditelná hvězda je červený obr o hmotnosti asi 2,7 hmotnosti Slunce, zatímco hmotnost tmavého objektu je asi 3,6 hmotnosti Slunce s rozsahem 3,1 až 4,4 hmotnosti Slunce. Kromě rudého obra neexistuje žádný příspěvek světla od žádné jiné složky v systému, což dokazuje, že temný společník je černá díra, jejíž hmota spadá do hmotnostní mezery.

Ještě pozoruhodnější je, že G3425 je „široká“ dvojhvězda s oběžnou dobou přibližně 880 dní a téměř nulovou excentricitou. Vědci zjistili, že je obtížné vysvětlit její vznik prostřednictvím standardních binárních evolučních procesů. V důsledku vytvoření této překvapivě vzdálené kruhové dráhy zpochybňuje současnou binární evoluci a teorie výbuchu supernov.

Studie ukazuje, že kombinací radiální rychlosti a astrometrie lze účinně detekovat klidové kompaktní objekty v binárních systémech. Tento zajímavý systém silně naznačuje existenci binárních systémů obsahujících černé díry s nízkou hmotností a může poskytnout nový pohled na formování a vývoj binárních systémů.

Zdroj: https://phys.org/news/2024-09-astronomers-hidden-small-black-hole.html

autor: František Martinek