Přibližně 16 000 světelných let od Země leží kulová koule miliónů hvězd sahající až do raných let vesmíru. Tento hustý shluk, zvaný 47 Tucanae, má poloměr asi 200 světelných let a je jedním z nejjasnějších shluků na naší noční obloze. Uvnitř 47 Tucanae intenzivní gravitační síly časem tříděly hvězdy, tlačily méně husté hvězdy směrem ven a vytvářely velmi husté vnitřní jádro, které odolává vnější kontrole.
Související obsah
- Mohli byste spadnout do černé díry?
- Vědci slyší ještě dvě starověké černé díry
- Supermasivní černé díry mohou být častější než dříve myslené
- Staré, husté hvězdokupy mohou být místem, kde hledat složitý mimozemský život
„Studium globulárních klastrů je notoricky náročné, “ říká Bülent Kiziltan, astrofyzik v Harvard-Smithsonianově centru pro astrofyziku. Říká se, že vedle sebe je tolik hvězd, že zachycení záření ze středu jedné je téměř nemožné. Takže zatímco vědci dlouho předpokládali, že 47 Tucanae může ve své středu obsahovat černou díru, jak se zdá mnoho jiných kulovitých shluků, nedokázali to dokázat.
Nyní, ve studii zveřejněné včera v časopise Nature, Kiziltan a jeho kolegové pomohli nahlédnout do srdce 47 Tucanae a najít první z nové třídy středně velkých černých děr.
Přes jejich jméno nejsou černé díry vlastně takové černé, říká Kiziltan. Jak roztrhávají hvězdy nešťastně natolik, aby se zatáhli do jejich tahu, říká, že kolem nich tvoří disk jasných, horkých plynů známých jako akreční disk. Černé díry neumožňují úniku viditelného světla, ale obvykle spotřebovávají rentgenové paprsky, když tyto plyny spotřebovávají. 47 Tucanae je však tak hustý, že v jeho středu nezůstaly žádné plyny, aby se černá díra mohla spotřebovat.
Kiziltan využil své odborné znalosti v jiném nepředvídatelném typu kosmického objektu - pulsary - k vyzkoušení nového způsobu detekce těchto nepolapitelných druhů černých děr.
Pulsars „nám poskytují platformu, kterou můžeme použít ke studiu velmi nepatrných změn prostředí, “ říká Kiziltan. Tyto hvězdy, které ve velmi pravidelných intervalech emitují „pulsy“ záření, lze použít jako referenční body pro mapování kosmických formací, včetně globulárních shluků; Kiziltan je přirovnává k „kosmickým atomovým hodinám“.
Se dvěma desítkami pulsarů na okrajích 47 Tucanae jako průvodců dokázali Kiziltan a jeho tým vytvořit simulace toho, jak se globulární klastr vyvíjel v průběhu času, a zejména jak se hustší a méně husté hvězdy rozdělily do svých současných pozic.
Tyto simulace byly masivní závazky, říká Kiziltan, vyžadující zhruba šest až devět měsíců, aby byly dokončeny i na extrémně výkonných počítačích. To je důvod, proč nebyl nadšený, říká, když recenzenti v Přírodě požádali o další simulace, které nakonec skončily dalším rokem.
Ale toto úsilí stálo za to, říká Kiziltan, protože to vedlo k něčemu nebývalému: k prvnímu objevu černé díry uvnitř globulární klastru. Poté, co spustil stovky simulací, říká, že jediný možný scénář, který by mohl vést k vývoji dnešního 47 Tucanae, představoval černou díru v hustém, plynárenském centru globálního clusteru. Toto dříve nepovažované prostředí pro černou díru otevírá nová místa, kde je lze hledat, říká Kiziltan.
„Člověk si dokáže jen představit, co číhá v centrech jiných globálních klastrů, “ říká Kiziltan.
Co je také vzrušující, poznamenává Kiziltan, je velikost černé díry, kterou předpovídaly jeho simulace. Až dosud vědci většinou našli malé černé díry (ty zhruba velikosti hvězd, které se zhroutily, aby je vytvořily) a supermasivní černé díry (tisícekrát větší než naše Slunce). Černé díry střední velikosti většinou vědcům unikli - i když ne kvůli nedostatku pokusů.
Černá díra předpovídaná ve středu 47 Tucanae spadá do této vzácné střední země, říká Kiziltan. Další studium této potenciální černé díry by mohlo poskytnout nový pohled na to, jak a proč se tyto do značné míry neznámé typy černých děr tvoří.
Možná ještě důležitější než samotné objevy je to, jak k nim přišel Kiziltan a jeho tým. Kiziltan a jeho spolupracovníci čerpali z matematické teorie vyvinuté v padesátých letech dvěma americkými kryptografy, aby pomohli zmapovat pravděpodobné rozdělení hvězd v 47 Tucanae. „Vyvinuli tuto matematickou metodu, aby spojili neúplné informace, aby viděli větší obrázek, “ říká Kiziltan.
Kiziltan pracuje na zdokonalení svého nového přístupu a pomocí této nové metody se dívá na jiné populace hvězd pro dříve neviditelné černé díry. Výkonné nové vědecké počítače a další nástroje, které budou v následujících letech připojeny k internetu, pomohou s tímto úkolem.
„V této práci jsme poprvé udělali mnoho věcí, “ říká Kiziltan. Zároveň „stále existuje tolik věcí, které je třeba udělat.“
