Slika 1. Umetničko viđenje dvojnog sistema crne rupe i zvezde unutar NGC 3201. Izvor: ESO

Koristeći se ESO-vim MUSE instrumentom Veoma Velikog Teleskopa u Čileu, astronomi su otkrili zvezdu i njeno čudnovato ponašanje unutar matičnog zvezdanog jata NGC 3201. Sve ukazuje na to da se zvezda kreće po orbitama oko izvesne pritajene crne rupe četvorostruke mase Sunca. Otkriće je jedinstveno po tome što je po prvi put otkrivena jedna neaktivna crna rupa zvezdane mase unutar nekog globularnog jata i to direktnom detekcijom gravitacionog privlačenja. Ovo važno otkriće je od velikog uticaja na naše razumevanje formiranja zvezdanih jata, porekla crnih rupa i događaja povezanim sa pojavom gravitacionih talasa.

Globularna jata predstavljaju ogromne sferične skupove zvezda i broje na desetine hiljada članova i koje orbitiraju većinu galaksija. Navedeni astronomski objekti spadaju u najstarije nama poznate zvezdane sisteme u vasioni i datiraju iz perioda početka formiranja i evolucije galaksija. Trenutno je poznato više od 150  globularnih jata koje pripadaju Mlečnom Putu.

Jato NGC 3201 je smešteno u južnom sazvežđu Vela (lat. Jedro) i nalazi se u žiži ESO-ovog Veoma Velikog Teleskopa u Čileu i proučava njegovim MUSE instrumentom. Međunarodni tim astronoma okupljen oko pomenutog teleskopa je otkrio da jedna zvezda ima čudno ponašanje unutar jata [1] jer je njeno kretanje nečim poremećeno a što se odražava u radijalnim pomeranjima ka nama i od nas brzinama reda veličine nekoliko stotina hiljada kilometara na čas. Opisano ponašanje je periodično i ponavlja se svakih 167 dana[2]..

Vodećeg autora studije Bendžamina Gisersa (Geogr-August-Universität Göttingen, Nemačka) zanima šta je to što izaziva čudnovato kretanje: "ona orbitira nešto što je potpuno nevidljivo i ima četvorostruku masu Sunca, to mora da je nekakva crna rupa! Prva je takva otkrivena u nekom globularnom jatu direktnim posmatranjem njenog gravitacionog privlačenja".

Veza između crnih rupa i globularnih jata je važna ali predstavlja i misteriju. Zahvaljujući velikoj masi i dubokoj starosti, smatra se da su navedena jata morala stvoriti veliki broj crnih rupa zvezdanih masa do sada i to kroz kolaps i eksploziju masivnih zvezda tokom dugog životnog veka globularnih zvezdanih jata[3] [4].

ESO-ov MUSE instrument pruža astronomima jedinstvenu mogućnost da mere kretanja na hiljade raštrkanih zvezda u isto vreme. Na osnovu pomenutog otkrića, tim astronoma je uspeo da detektuje neku neaktivnu crnu rupu u srcu nekog globularnog jata, odnosno takve crne rupe koja trenutno ne guta okolnu materiju pa tako nepostoji ni okružujući disk gasa koji bi sijao. Astronomi su došli u mogućnost i izmerili masu crne rupe posredno iz kretanja okolnih zvezda zahvaćenih strahovitim gravitacionim privlačenjem[5].

Na osnovu rezultata dobijenih posmatranjima, ustanovljena je masa zvezde približno 0,8 mase Sunca dok je za njenog tajanstvenog partnera u posmatranoj gravitacionoj interakciji procenjena masa 4,36 mase Sunca i izvesno je da predstavlja crnu rupu[6].

Skorašnja detekcija izvora X – zrakova u globularnom jatu uz detekciju gravitacionih talasa 2016-te godine generisanih spajanjem dve crne rupe zvezdanih masa upućuje na to da se takve crne rupe relativno male mase mogu češće nalaziti u sastavu globularnih jata a što je suprotno ranijim stanovištima.

Gisers zaključuje: "sve do nedavno, smatralo se da će gotovo sve crne rupe ubrzo iščeznuti iz globularnih jata i da takvih sistema zapravo više i nema! Ali izvesno je da to nije tačno, a to potvrđuje i naše otkriće direktne detekcije gravitacionih efekata crnih rupa zvezdanih masa unutar globularnog jata. Ti nalazi nam pomažu da se bolje upoznamo sa mehanizmom nastanka globularnih jata kao i evolucijom crnih rupa zvezdanih masa i dvojnih sistema i što je ključno u kontekstu razumevanja izvora gravitacionih talasa."

Prevod i adaptacija: Kočmaroš Laslo 02.02.2018. godine

Izvor teksta i ilustracije:

http://www.eso.org/public/news/eso1802 

[1] Zvezda koja se nalazi na izlasku sa glavnog niza, odnosno potrošila je sopstveni vodonik kao gorivo za nuklearne reakcije i na putu je da postane crveni džin

[2] Trenutno je u toku velika pretraga koja obuhvata 25 globularnih jata unutar Mlečnog Puta i koja se sprovodi ESO-ovim MUSE instrumentom uz podršku MUSE konzorcijuma. U okviru navedenog projekta, astronomi će pribaviti spektre od 600 do 27000 zvezda unutar svakog jata. Studija obuhvata proučavanje radijalnih brzina svake pojedinačne zvezde, odnosno brzine radijalnog pomeranja u odnosu na posmatrača na Zemlji. Mereći radijalne brzine, moguće je doći i do njihovih orbita kao i osobina potencijalnih objekata koje one orbitiraju.

[3] U odsustvu novoformiranih zvezda unutar globularnog jata, crne rupe mase zvezda predstavljaju najmasivnije objekte u jatu. Uopšteno posmatrano, crne rupe zvezdanih masa su približno četvorostruke mase okolnih zvezda malih masa. Skorašnje teorije ukazuju na to da crne rupe formiraju gusta jezgra unutar jata i koje vremenom postaje razdvojena od ostatka jata. Smatra se da kretanja unutar centra globularnog jata mogu dovesti do izbacivanja većine crnih rupa tako da je preostala svega nekolicina nakon proteklih više milijardi godina.

[4] Crne rupe zvezdanih masa, takozvani kolapsari i formiraju se nakon smrti masivnih zvezda u toku gravitacionog sažimanja i prateće snažne eksplozije hipernove. Ostatak predstavlja crnu rupu mase eksplodirane zvezde čija se vrednost kreće u opsegu od nekoliko da nekoliko desetina masa Sunca.

[5] Pošto svetlo nije u stanju da napusti crnu rupu usled ogromne gravitacije, osnovna metoda za detekciju predstavlja otkrivanje emisije X – zračenja iz okolnog materijala. U slučaju kada crna rupa nije u inerakciji sa okolnom vrelom materijom i izostaje njena akumulacija koja bi emitovala zračenje u okolni prostor, tada se crna rupa smatra neaktivnom i potrebno je primeniti neke druge metode kako bi ih detektovali.

[6] Iz razloga nemogućnosti direktnog posmatranja tamnih dvojnih sistema, pribegavamo ne baš sretnim alternativnim objašnjenjima šta bi to zapravo moglo biti. Mogući su i trosrtuki sistemi sa parom tesno povezanih neutronskih zvezda oko kojih orbitira treća zvezda. Trostruki sistem bi zahtevao da su zvezde u tesnom paru bar dvostruke mase Sunca i što bi predstavljalo iznenađenje jer ih nismo uočili u dosadašnjim posmatranjima.