Pierwsza odkryta czarna dziura jest masywniejsza, niż sądzono. Teoretycznie nie powinna istnieć
Cygnus X-1, pierwsza odkryta czarna dziura, jest masywniejsza, niż przypuszczano. Więcej, jest na tyle masywna, że jej masa podważa wszystko, co wiedzieliśmy o powstawaniu takich obiektów.
Mowa o układzie podwójnym, w którym znajduje się masywna gwiazda oraz czarna dziura powstała po eksplozji innej masywnej gwiazdy. Układ ten był pierwszym, w którym naukowcy podejrzewali istnienie czarnej dziury. Dyskusja na temat tożsamości tego układu była na tyle zażarta, że nawet Stephen Hawking oraz Kip Thorne założyli się o to, czy faktycznie w układzie może istnieć czarna dziura. Zakład ten rozwiązano dopiero w 1990 r., kiedy naukowcy powszechnie uznali, że jednak faktycznie jest to czarna dziura.
Jak sprawdzić masę czarnej dziury?
Dotychczasowe obliczenia wskazywały, że ów kompaktowy obiekt wewnątrz układu ma masę 14,8 masy Słońca, co klasyfikowało go w górnej granicy zakresu mas dla czarnych dziur powstałych w eksplozjach supernowych pod koniec życia masywnych gwiazd. Dotychczasowy konsensus naukowców wskazywał, że w galaktykach takich jak nasza, w której gwiazdy zawierają stosunkowo dużo metali, nawet jeżeli gwiazda jest masywna, to zanim dojdzie do supernowej, za pomocą wiatrów gwiezdnych odrzuci tyle swojej masy, że tuż przed eksplozją będzie miała masę maks. 15 mas Słońca.
Teraz astronomowie przyjrzeli się układowi Cygnus X-1 w danych zebranych w 2016 r. za pomocą sieci 10 radioteleskopów rozmieszczonych na całym terytorium Stanów Zjednoczonych. Radioteleskopy VLBI obserwowały układ przez 6 dni, dzięki czemu były w stanie zaobserwować zmiany położenia obu jego składników w trakcie jednego pełnego obiegu wobec wspólnego środka masy. Dzięki temu możliwe było precyzyjne ustalenie odległości do układu.
Wbrew wcześniejszym obliczeniom, które wskazywały, że Cygnus X-1 znajduje się 6000 lat świetlnych od nas, okazało się, że odległość wynosi aż 7200 lat świetlnych. Jeżeli jednak gwiazda znajduje się dalej, a obserwujemy taką samą jasność, to siłą rzeczy gwiazda musi być jaśniejsza, a tym samym większa. Nowe szacunki wskazują, że gwiazda ma masę 40,6 mas Słońca. Skoro jednak znamy masę gwiazdy i okres obrotu w układzie podwójnym, to czarna dziura także musi być większa. Wszystkie powyższe dane wskazują, że czarna dziura ma masę ok. 21,2 mas Słońca, czyli jest dużo większa od dotychczas zakładanego maksimum.
Nie oznacza to, że takich masywnych czarnych dziur się nie odkrywa. Jednak dotychczas dochodziło do tego w odległych galaktykach, które istniały na wcześniejszych etapach istnienia wszechświata. Wtedy też we wszechświecie istniało mniej ciężkich pierwiastków, a zatem w gwiazdach było ich mniej, przez co emitowane przez nie wiatry gwiezdne były słabsze, więc i gwiazdy w momencie eksplozji supernowej i kolapsu do czarnej dziury były masywniejsze.
Skoro jednak w naszej galaktyce też istnieją takie czarne dziury... naukowcy mają mnóstwo do wyjaśnienia.
