Wydaje się, że w końcu odnajdujemy niektóre z brakujących czarnych dziur we Wszechświecie. Grupa gwiazd zwana IRS 13, znajdująca się blisko centrum galaktyki, skrywa w swoim wnętrzu czarną dziurę. Co więcej, sposób, w jaki te gwiazdy poruszają się i orbitują, sugeruje, że czarna dziura jest rzadkością – ma masę pośrednią, pomiędzy czarnymi dziurami o masie gwiazdowej a supermasywnymi potworami.
Czarne dziury o masie pośredniej są niezwykle rzadko spotykane, co czyni IRS 13 wyjątkowym odkryciem. Dodatkowo, jej lokalizacja zaledwie 0,1 roku świetlnego od centrum galaktyki sugeruje, że może ona być jednym z elementów budulcowych, które zasilają rozwój i ewolucję supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej, znanej jako Sagittarius A* (Sgr A*).
To kluczowy trop, który może pomóc nam zrozumieć, jak czarne dziury rosną, łącząc masy gwiazdowe i supermasywne czarne dziury. Czarne dziury są końcowym etapem ewolucji masywnych gwiazd, ale ich obserwowane masy są zagadkowe.
W zakresie masy gwiazdowej mamy czarne dziury powstałe z zapadniętych jąder masywnych gwiazd. Górny limit masy dla czarnej dziury powstałej z pojedynczej gwiazdy wynosi około 80 razy masę Słońca. Supermasywne czarne dziury mają masę od milionów do miliardów razy większą niż Słońce. Wszystko pomiędzy 100 a 100 000 do miliona mas Słońca to zakres masy pośredniej, w którym znaleziono niewiele obiektów.
Brak dowodów na istnienie czarnych dziur o masie pośredniej pozostawia lukę w naszej wiedzy o ewolucji czarnych dziur. IRS 13 odkryto ponad 25 lat temu i od tego czasu stanowi zagadkę dla astronomów. Początkowo uważano, że to pojedyncza masywna gwiazda, potem, że to układ podwójny, a następnie, że to gwiazda Wolf-Rayet.
Ostatecznie zidentyfikowano ją jako małą gromadę gwiazd, jednak nadal budzącą wiele pytań. Jest ona tak blisko Sgr A* – czarnej dziury o masie 4,3 miliona Słońc – że taka gromada nie powinna być w stanie utrzymać swojej struktury.
Zespół pod przewodnictwem astrofizyka Floriana Peißkera z Uniwersytetu w Kolonii postanowił rozwiązać tę zagadkę, analizując ruch gwiazd i gazu w gromadzie. Oczekiwali, że ruch będzie stosunkowo losowy, ale zamiast tego odkryli, że jest on bardzo uporządkowany.
Są dwie możliwe wyjaśnienia tego zjawiska. Jedno to wpływ Sgr A* na orbity obiektów w IRS 13. Drugie, to obecność czegoś wewnątrz gromady, co grawitacyjnie utrzymuje ją w całości. Przeprowadzili obserwacje i modelowanie, aby dowiedzieć się, czym może być ten obiekt.
Obserwując to miejsce, zauważyli promieniowanie rentgenowskie i pierścień zjonizowanego gazu, obracającego się z prędkością około 130 km/s. Obliczyli masę obiektu w centrum pierścienia na około 30 000 mas Słońca. To mogło być tylko jedno – czarna dziura o masie pośredniej.
Przyszłe obserwacje przy użyciu najnowocześniejszych instrumentów dadzą nam więcej informacji na temat tego enigmatycznego obiektu, ale na razie gromada ta wydaje się być istotnym krokiem w kierunku zrozumienia ewolucji czarnych dziur.
„IRS 13 wydaje się być kluczowym elementem w rozwoju naszej centralnej czarnej dziury Sgr A*,” mówi Peißker. „Ta fascynująca gromada gwiazd zaskakuje społeczność naukową od momentu jej odkrycia. Początkowo uważano ją za niezwykle ciężką gwiazdę. Dzięki wysokiej rozdzielczości danych możemy teraz potwierdzić, że w jej centrum znajduje się czarna dziura o masie pośredniej.”
Źródło: Science Alert
