Czarna dziura, która nie ma apetytu. Niezwykłe znalezisko w Mgławicy Tarantula

Mgławica Tarantula, ogromny gwiezdny żłobek, którego niestety nie zobaczymy z Polski

Mgławica Tarantula, inaczej określana obiektem 30 Doradus (od łacińskiej nazwy gwiazdozbioru Dorado, po polsku Złota Ryba), to najbardziej aktywny pobliski nam region, w którym powstają gwiazdy, jaki jest znany astronomom.

Mgławica Tarantula i jej otoczenie na zdjęciu z teleskopu VST (VLT Survey Telescope)

Znajduje się nie w Drodze Mlecznej, a w Wielkim Obłoku Magellana, jednej z nieregularnych galaktyk satelitarnych i tej, którą najlepiej widać na nocnym niebie. Niebie południowym, i z tego też powodu większość miłośników astronomii i obserwacji nieba w Polsce, zna Wielki Obłok Magellana tylko z opowiadań.

Czy wiedzieliście, że HTTP to skrót, który dla astronomów oznacza Hubble Tarantula Treasury Project, czyli program obserwacyjnej inwentaryzacji zawartości mgławicy Tarantula

Mgławica Tarantula jest tak dynamicznym obiektem, że gdyby umieścić ją w odległości Wielkiej Mgławicy w Orionie, czyli około 1400 lat świetlnych, jej blask byłby tak silny, że obiekty na Ziemi nocą rzucałyby cień. Nie mówiąc już o fakcie, że ze względu na ogromne rozmiary mgławicy, rozciągałaby się ona na prawie połowę widocznego nocnego nieba.

Worek atrakcji dla astronomów, który znajduje się 160 tysięcy lat świetlnych od Ziemi

Leżąca w rzeczywistości w odległości około 160 tysięcy lat świetlnych, Mgławica Tarantula nie tak efektowna jak Mgławica w Orionie, choć dotyczy to tylko obserwacji gołym okiem.

Te dostrzega na niebie przede wszystkim obły mglisty kształt Wielkiego Obłoku Magellana. Za to wystarczy już niewielki teleskop, by na zdjęciach dojrzeć majestat tego odległego gwiezdnego żłobka. A im lepszy instrument się zastosuje, tym Tarantula jest atrakcyjniejsza i bardziej szczegółowa. Odkrywca mgławicy, Nicolas-Louis de Lacaille, w połowie XVIII wieku nie był w stanie dostrzec w niej gwiazd, a dziś znamy tam ponad 820 tysięcy takich obiektów. Wiele z nich ma masy mniejsze niż masa Słońca, ale znajdują się tam także jedne z najmasywniejszych obiektów gwiazdowych jakie znamy.

Obejrzyj w

Do tej mgławicy zaglądają często astronomowie, bo dzieją się tam przeróżne zjawiska związane z powstawaniem, ale też ewolucją bardzo masywnych gwiazd.

Zajrzała tam także międzynarodowa grupa astronomów, która poszukuje czarnych dziur. Po przeszukaniu około 1000 układów gwiazd, oznaczyli układ VTFS 243 jako ten, w którym może potencjalnie znajdować się taki obiekt.

Czarna dziura, której miało nie być w układzie VFTS 243, jednak istnieje

Zanim odkrycie czarnej dziury, a dokładnie rzecz biorąc, kandydata na taki obiekt, ogłosi się oficjalnie, warto odwołać się do opinii innych ekspertów, którzy obiektywnie podejdą do odkrycia.

Nie ma chyba lepszego wyboru, niż ekipa, którą można określić mianem pogromców czarnych dziur. Tomar Shernar z Uniwersytetu w Amsterdamie i jego koledzy są trochę niczym bohaterowie programu telewizyjnego Pogromcy mitów, bo znani są z obalania doniesień o istnieniu czarnych dziur. Takie postępowanie to w sumie dobra strategia, przyjąć odwrotny kierunek dowodzenia, przez próbę udowodnienia zaprzeczenia, co często zdarza się w nauce.

Tak więc analiza danych obserwacyjnych dla układu podwójnego VFTS 243, w którym miała znajdować się czarna dziura, zgodnie z „planami” miała potwierdzić, że jest to fałszywy kandydat. Lecz okazało się coś wręcz przeciwnego. Potwierdzono nie tylko istnienie czarnej dziury we wspomnianym układzie, ale też istnienie uśpionej czarnej dziury o masie gwiazdowej, co w przypadku obiektów pozagalaktycznych jest pierwszym takim przypadkiem.

Uśpiona czarna dziura, czyli taka, która nie pożera za bardzo okolicznej materii

Odkryć uśpioną czarną dziurę nie jest łatwo. Nie tworzy ona bowiem wokół siebie żadnego skupiska materii, którą powoli „pożera”, co jednocześnie manifestuje się promieniowaniem elektromagnetycznym możliwym do zaobserwowania przez teleskopy na Ziemi. W ten sposób oczywiście widzimy nie samą czarną dziurę, a wynik jej wpływu na otoczenie.

Uśpiona czarna dziura, to czarna dziura, która nie wpływa znacząco na otaczającą materię i nie wywołuje emisji promieniowania elektromagnetycznego, w szczególności wysokoenergetycznego promieniowania rentgena. Egzystuje niejako po cichu, wywierając na okolicę jedynie wpływ grawitacyjny

Jedynym efektem, który może być wykryty w przypadku uśpionej czarnej dziury, jest wpływ grawitacyjny, ale dla obiektu znajdującego się w Mgławicy Tarantula, który na dodatek ma masę jedynie kilka razy większą od masy Słońca, jest on bardzo trudny do detekcji. Wykrycie kandydatki na czarną dziurę w układzie VFTS 243 wymagało sześciu lat obserwacji spektroskopowych z pomocą teleskopu VLT.

Obejrzyj w

Taka czarna dziura „siedzi sobie cichutko” i nikomu nie daje znać o swoim istnieniu. Ta która znajduje się w układzie VFTS 243 ma masę co najmniej 9 mas Słońca, a jej towarzyszem jest błękitna gwiazda o masie 25 razy większej od Słońca. Kolega Tomera Shenara, Kareem El-Badry z Harvardu szukał innych wyjaśnień wskazujących na inna niż czarna dziura naturę jednego obiektów tworzących układ VFTS 243. Po odrzuceniu wszelkich innych niż czarna dziura możliwości i on musiał zaakceptować sugerowane na początku wyjaśnienie.

Czarna dziura, która powstała bez wybuchu supernowej

Odkrycie jest o tyle ciekawe, że według astronomów tworzenie się czarnych dziur o masie podobnej jak gwiazdy, niekoniecznie musi przebiegać w sposób, który wiele osób uważa za oczywisty. Czyli z pośrednictwem supernowej, która jest gwałtowną choć krótkotrwałą manifestacją etapu przejścia od wyewoluowanej masywnej gwiazdy do bardziej zwartego obiektu. Czasem eksplozja supernowej może po prostu nie mieć miejsca, a i tak powstanie czarna dziura.

Wiele wskazuje na to, że czarna dziura, która znajduje się w układzie VFTS 243 powstała bez wybuchu supernowej

Dalsze obserwacje układu VFTS 243 i analiza jego historii mogą przybliżyć nas do potwierdzenia lub obalenia argumentów za wspomnianym sposobem powstawania czarnych dziur o masach gwiazdowych, który ostatnio zyskuje coraz większą popularność w środowiskach astronomów. A samo odkrycie przy okazji zmobilizuje astronomów do poszukiwania tego typu czarnych dziur również w naszej galaktyce. Wedle przypuszczeń takich obiektów, które da się wykryć mogą być tysiące.

Źródło: ESO, inf. własna