Teleskop Hubble'a przyłapał samotną czarną dziurę. Nigdy wcześniej się to nie udało

Naukowcy szacują, że tylko w naszej galaktyce, pośród 100 miliardów gwiazd znajduje się około 100 milionów czarnych dziur. Takie obiekty są jednak znacznie mniejsze (zazwyczaj powstają w eksplozji supernowej pod koniec życia masywnej gwiazdy) i jeżeli akurat nie znajdują się w jakimś lokalnym zagęszczeniu gwiazd, przemierzają pustkę przestrzeni międzygwiezdnej zasadniczo niezauważone. Jeżeli w otoczeniu takiej czarnej dziury nie ma pyłu i gazu, które mogłyby stworzyć dysk akrecyjny, to sama czarna dziura jest po prostu czarna i naprawdę bardzo ciężko ją dostrzec na tle czerni przestrzeni kosmicznej. Z tego też powodu wszystkie znane dotychczas czarne dziury o masie gwiazdowej zazwyczaj stanowią układ podwójny z inną gwiazdą.

Kosmiczny Teleskop Hubble’a, trzydziestoletni odkrywca najbardziej fascynujących obiektów kosmicznych, odkrył właśnie pierwszą samotną czarną dziurę o masie gwiazdowej. Pozornie niewielki obiekt płynie przez przestrzeń międzygwiezdną jakieś 5000 lat świetlnych od Ziemi w Ramieniu Strzelca, jednym ze spiralnych ramion naszej galaktyki.

Czarne dziury tego typu powstają w eksplozjach gwiazd o masach dwadzieścia razy masywniejszych od Słońca. Takich gwiazd natomiast jest stosunkowo mało. Szacuje się, że zaledwie jedna gwiazda na tysiąc skończy swój żywot eksplozją, w której powstanie czarna dziura.

Sama czarna dziura nigdy nie emituje żadnego światła. Sama jej nazwa związana jest z tym, że czarna dziura pochłania całe promieniowanie padające na nią i nigdy go nie wypuszcza na zewnątrz. Czarna dziura ma jednak zazwyczaj ogromną masę. Masa natomiast zakrzywia czasoprzestrzeń w bezpośrednim otoczeniu czarnej dziury. W efekcie patrząc z perspektywy obserwatora znajdującego się na Ziemi, albo z perspektywy Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, jeżeli taka czarna dziura przejdzie gdzieś między nami a odległą gwiazdą, znajdującą się za czarną dziurą, na jakiś czas zadziała ona jak soczewka i sprawi, że odległa gwiazda na krótko stanie się jaśniejsza i nieznacznie przesunie się na niebie.

Na szczęście Kosmiczny Teleskop Hubble’a jest niezwykle precyzyjnym instrumentem, który na dodatek znajduje się w przestrzeni kosmicznej (a więc nie musi się martwić o efekty powstające w atmosferze Ziemi). Obserwując jedną z gwiazd oddalonych od nas o 19 000 lat świetlnych teleskop dostrzegł pojaśnienie i drobne jej przesunięcie na nieboskłonie, które trwało łącznie 270 dni. Warto tutaj zauważyć, że gwiazda przesunęła się zaledwie o jedną tysięczną sekundy łuku. Jak podają naukowcy, jest to taka sama odległość na sferze niebieskiej jak ta, która dzieli nogi od głowy astronauty leżącego na powierzchni Księżyca obserwowanego z Ziemi. Mówiąc inaczej, dostrzeżenie tej zmiany wymaga niewiarygodnej precyzji.

Instrumenty teleskopu Hubble’a pozwoliły ustalić, że masa czarnej dziury mieści się w przedziale od 1,6 do 4,4 mas Słońca. Jeżeli faktyczna masa bliższa jest niższej granicy - obiekt wciąż może być gwiazdą neutronową, a nie czarną dziurą, ale tego ostatecznie jak na razie nie uda się ustalić. Obiekt ten przemieszcza się z prędkością 160 000 km/h, czyli znacznie wyższą od prędkości gwiazd znajdujących się w jej otoczeniu.

Na podstawie obserwacji tego konkretnego obiektu naukowcy oszacowali, że najbliższa czarna dziura w naszym otoczeniu może się znajdować zaledwie 80 lat świetlnych od nas. To wciąż niemal 40 razy dalej niż najbliższa gwiazda, Proxima Centauri. Z drugiej strony jak weźmiemy pod uwagę, że średnica dysku naszej galaktyki to 100 000 lat świetlnych, do środka galaktyki mamy 27 000 lat świetlnych, to 80 lat świetlnych może się wydać bardzo bliskim sąsiedztwem. Dla porównania Gwiazda Polarna znajduje się 430 lat świetlnych, a gwiazdy tworzące dyszel w asteryzmie Dużego Wozu doskonale widoczne na nocnym niebie znajdują się w odległościach 82-107 lat świetlnych od Ziemi.