Černé díry střední velikosti 3XMM J215022.4-055108, nepolapitelný typ černých děr ve vesmíru

Hubble nalezl nejslibnější důkaz nepolapitelné černé díry 3XMM J215022.4-055108 střední velikosti

Nová data z Hubbleova kosmického teleskopu (HST) poskytla dosud nejslibnější důkaz existence středně velkých černých děr ve vesmíru. HST nalezl takovouto černou díru uvnitř husté hvězdokupy.

Černé díry střední velikosti (Mid-Size Black Hole, IMBH) jsou dlouho hledaným chybějícím spojovacím článkem vývoje černých děr. Dosud bylo objeveno pouze několik kandidátů na IMBH. Jsou menší, než superhmotné černé díry, které leží (povětšinou) v jádrech velkých galaxií, ale větší než hvězdné černé díry, které vznikly kolapsem hmotných hvězd. Nově objevená černá díra je více než 50 000× hmotnější než naše Slunce.

Černé díry střední velikosti je nesnadné nalézt. Je potřeba každou "zvážit" a vyloučit alternativní vysvětlení pro každého kandidáta. Tým astronomů sledoval vybraný objekt s pomocí HST, satelitu Chandra X-ray Observatory a XMM-Newton s vysoce výkonnými rentgenovými teleskopy. Pozorování v pásmu X-záření pomohlo badatelům zjistit celkový energetický výkon kandidáta na černou díru.

V roce 2006 detekovaly satelity silný tok X-záření vně naší Galaxie. Astronomové to přičítali roztrhání hvězdy, která se přiblížila ke gravitačně kompaktnímu objektu jako je černá díra. Zdroj tohoto rentgenového záření nazvaný 3XMM J215022.4-055108 nebyl překvapivě umístěn ve středu velké galaxie, kde se obvykle nacházejí supermasivní černé díry.

Toto zjištění vyvolalo naději, že by zdrojem záření mohla být IMBH. Nejprve ale musela být vyloučen jiný možný zdroj rentgenové erupce - neutronová hvězda někde v Mléčné dráze chladnoucí po předcházejícím zahřátí na velmi vysokou teplotu.

Expozice s vysokým rozlišením potvrdily, že rentgenové záření nepocházelo z izolovaného zdroje v naší Galaxii, ale ze zdroje ve vzdálené hvězdokupě na okraji jiné galaxie. Tedy v místě, kde astronomové předpokládají nalézt důkazy o IMBH. Jedná se o čočkovou galaxii 6dFGS gJ215022.2-055059 ve vzdálenosti asi 806 miliónů světelných let od Země.

Předchozí výzkumy HST ukázaly, že čím je masivnější galaxie, tim masivnější je její centrální černá díra. Tyto výsledky naznačují, že hvězdokupa, která je domovem rentgenového zdroje 3XMM J215022.4-055108, může být zbytkem, svléknutým jádrem trpasličí galaxie s nízkou hmotností, která byla narušena těsnou interakcí s větší galaxií.

Hledání IMBH je obtížné proto, že černé díry střední velikosti jsou méně aktivní než supermasivní černé díry. Nemají totiž snadno dostupné zdroje paliva ani dostatečný gravitační výkon, který by dokázal z okolního kosmického prostoru vysávat hvězdy a další materiál nezbytné pro produkci rentgenového záření. Výzkumný tým musel prohledat datový archiv XMM-Newton se stovkami tisíc zdrojů, než našli jednoho kandidáta na IMBH.

Studium středně velkých černých děr může pomoci odpovědět na to, jak vznikly supermasivní černé díry.

Použité zdroje

• Hubble Finds Best Evidence for Elusive Mid-Size Black Hole
• Intermediate-Mass Black Hole Found in Outskirts of Lenticular Galaxy