Łowcy czarnych dziur łapią rekordowo odległego potwora

Łowcy czarnych dziur łapią rekordowo odległego potworaOriginal Press Release
Wykorzystując teleskop ESO VLT (Very Large Telescope) astronomowie wykryli czarną dziurę o masie gwiazdowej w innej galaktyce, w odległości znacznie większej, niż wcześniej odkryte tego typu obiekty.

To najdalsza gwiazdowa czarna dziura, której wagę udało się określić, i jest jednocześnie pierwszą jaką zaobserwowaliśmy poza naszym najbliższym galaktycznym otoczenie – Grupą Lokalną

prof. Paul Crowther

Czarne dziury odnajdywane w Drodze Mlecznej mają masy do dziesięciu razy większe od Słońca i choć nie można traktować ich lekko być może w porównaniu z czarnymi dziurami w innych galaktykach należą do wagi lekkiej bowiem astronomowie niedawno odkryli inną czarną dziurę piętnaście razy masywniejszą od Słońca. Nowy obiekt zwiększa liczbę tego rodzaju czarnych dziur do trzech.

Nowo odkryta czarna dziura znajduje się w spiralnej galaktyce NGC 300 leżącej 6 milionów lat świetlnych od Ziemi.  „To najdalsza gwiazdowa czarna dziura, której wagę udało się określić, i jest jednocześnie pierwszą jaką zaobserwowaliśmy poza naszym najbliższym galaktycznym otoczenie – Grupą Lokalną „- mówi prof. astronomii Paul Crowther z Uniwersytetu Sheffield, główny autor artykułu prezentującego odkrycie. Ciekawym partnerem czarnej dziury jest gwiazda Wolfa-Rayeta o masie około 20 razy większej od Słońca. Gwiazdy tego typu znajdują się u kresu istnienia, wyrzucając większość zewnętrznych warstw w przestrzeń kosmiczną zanim eksplodują jako supernowe, a ich jądra zapadną się tworząc czarne dziury.

W 2007 roku teleskop rentgenowski na pokładzie obserwatorium NASA Swift zbadało otoczenie najjaśniejszego źródła promieniowania rentgenowskiego w NGC 300 odkrytego wcześniej przez europejskie obserwatorium rentgenowskie XMM-Newton. „Zarejestrowaliśmy okresowe, ekstremalnie intensywne emisje promieniowania rentgenowskiego co wskazywało, że w tym rejonie może kryć się czarna dziura „- wyjaśnia członek zespołu Stefania Carpano z ESA.

Dzięki nowym obserwacjom wykonanym za pomocą instrumentu FORS2 zainstalowanego na teleskopie ESO VLT astronomowie potwierdzili wcześniejsze podejrzenia. Nowe dane wskazują, że czarna dziura i gwiazda Wolfa-Rayeta tańczą ze sobą demonicznego walca o okresie rotacji około 32 godzin. Odkryto również dowody, iż czarna dziura pożera materię z sąsiadującej gwiazdy.

„To jest niezwykle bliska sobie para „- zauważa Robin Barnard. -” Zagadką jest, jak powstał tak ciasny układ tych obiektów.”

Wcześniej znano jedynie jeden układ tego typu, ale inne systemy składające się z czarnej dziury której towarzyszy gwiazda są znane astronomom. W oparciu o te systemy astronomowie starają się odnaleźć związek pomiędzy masą czarnych dziur a chemią galaktyk. „Zauważyliśmy, że najmasywniejsze czarne dziury odnajdujemy w mniejszych galaktykach, zawierających mniej ciężkich pierwiastków „- mówi Crowther. -” Większym galaktykom takie, jak Droga Mleczna, bogatszym w ciężkie pierwiastki, udaje się wytworzyć czarne dziury o mniejszych masach.” Astronomowie sądzą, że większa zawartość cięższych pierwiastków wpływa na przebieg ewolucji masywnych gwiazd, zwiększając ilość materii jakie tracą w końcowym etapie ewolucji co prowadzi do powstania lżejszych czarnych dziur.

Za mniej niż milion lat przyjdzie kolej na gwiazdę Wolfa-Rayeta. Wybuchnie ona jako supernowa i stanie czarną dziurą. „Jeżeli układ ten przetrwa drugą eksplozję dwie czarne dziury połączą się wypromieniowując ogromne ilości energii w postaci fal grawitacyjnych „- kończy Crowther. Jedank zanim czarne dziury połączą się upłynie zapewne kolejnych kilka miliardów lat, więc raczej się tego nie doczekamy. „Nasze badania dowodzą jednak iż systemy takie istnieją, a te które już przekształciły się w układy podwójne mogą zostać wykryte przez instrumenty badające fale grawitacyjne takie jak projekty LIGO czy Virgo.”

Źródła:

Black Hole Hunters Set New Distance Record

Astronomers using ESO’s Very Large Telescope have detected, in another galaxy, a stellar-mass black hole much farther away than any other previously known. With a mass above fifteen times that of the Sun, this is also the second most massive stellar-mass black hole ever found. It is entwined with a star that will soon become a black hole itself.

The stellar-mass black holes [1] found in the Milky Way weigh up to ten times the mass of the Sun and are certainly not be taken lightly, but, outside our own galaxy, they may just be minor-league players, since astronomers have found another black hole with a mass over fifteen times the mass of the Sun. This is one of only three such objects found so far.

The newly announced black hole lies in a spiral galaxy called NGC 300, six million light-years from Earth. “This is the most distant stellar-mass black hole ever weighed, and it’s the first one we’ve seen outside our own galactic neighbourhood, the Local Group,” says Paul Crowther, Professor of Astrophysics at the University of Sheffield and lead author of the paper reporting the study. The black hole’s curious partner is a Wolf–Rayet star, which also has a mass of about twenty times as much as the Sun. Wolf–Rayet stars are near the end of their lives and expel most of their outer layers into their surroundings before exploding as supernovae, with their cores imploding to form black holes.

In 2007, an X-ray instrument aboard NASA’s Swift observatory scrutinised the surroundings of the brightest X-ray source in NGC 300 discovered earlier with the European Space Agency’s XMM-Newton X-ray observatory. “We recorded periodic, extremely intense X-ray emission, a clue that a black hole might be lurking in the area,” explains team member Stefania Carpano from ESA.

Thanks to new observations performed with the FORS2 instrument mounted on ESO’s Very Large Telescope, astronomers have confirmed their earlier hunch. The new data show that the black hole and the Wolf–Rayet star dance around each other in a diabolic waltz, with a period of about 32 hours. The astronomers also found that the black hole is stripping matter away from the star as they orbit each other.

“This is indeed a very ‘intimate’ couple,” notes collaborator Robin Barnard. “How such a tightly bound system has been formed is still a mystery.”

Only one other system of this type has previously been seen, but other systems comprising a black hole and a companion star are not unknown to astronomers. Based on these systems, the astronomers see a connection between black hole mass and galactic chemistry. “We have noticed that the most massive black holes tend to be found in smaller galaxies that contain less ‘heavy’ chemical elements,” says Crowther [2]. “Bigger galaxies that are richer in heavy elements, such as the Milky Way, only succeed in producing black holes with smaller masses.” Astronomers believe that a higher concentration of heavy chemical elements influences how a massive star evolves, increasing how much matter it sheds, resulting in a smaller black hole when the remnant finally collapses.

In less than a million years, it will be the Wolf–Rayet star’s turn to go supernova and become a black hole. “If the system survives this second explosion, the two black holes will merge, emitting copious amounts of energy in the form of gravitational waves as they combine [3],” concludes Crowther. However, it will take some few billion years until the actual merger, far longer than human timescales. “Our study does however show that such systems might exist, and those that have already evolved into a binary black hole might be detected by probes of gravitational waves, such as LIGO or Virgo [4].”

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *