To pierwsza taka czarna dziura. Astronomowie dokonali przełomu, na który czekaliśmy od lat

Wyobraź sobie kosmicznego olbrzyma, tak masywnego, że nic – nawet światło – nie może mu uciec. Do tej pory znaliśmy te potwory głównie z ich burzliwych związków z gwiazdami, które bezlitośnie pożerały.

Ale teraz, zespół astronomów ze Space Telescope Science Institute, wspierany przez kolegów z University of St Andrews i Europejskiego Obserwatorium Południowego, dokonał przełomowego odkrycia. Potwierdzili istnienie samotnej czarnej dziury, ukrytej w bezkresie kosmosu. To prawdziwa rewolucja w naszym rozumieniu tych fascynujących obiektów.

Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Astrophysical Journal. 

Czarne dziury kojarzą nam się z ogromnymi potworami pożerającymi wszystko, co znajdzie się w ich zasięgu. I choć to wyobrażenie ma w sobie trochę prawdy, większość znanych nam czarnych dziur została odkryta zupełnie inaczej - dzięki ich wpływowi na światło gwiazdy, z którą tworzą układ.

Takie „kosmiczne pary” łatwo jest zauważyć, bo czarna dziura deformuje światło, zasysa materię, generuje promieniowanie rentgenowskie. Mamy zatem konkretne wskazówki.

Ale co, jeśli czarna dziura nie ma żadnego towarzysza? Jest całkowicie samotna, nie emituje światła, nie wywołuje spektakularnych eksplozji? Do tej pory taka czarna dziura była praktycznie nie do wykrycia. Aż do teraz.

Więcej o czarnych dziurach na Spider's Web:

Historia tego odkrycia nie jest wcale nowa. Już w 2022 r. ten sam zespół badaczy ogłosił, że w gwiazdozbiorze Strzelca (Sagittarius) zaobserwowano tajemniczy, ciemny obiekt, który nie pasował do żadnych znanych modeli.

Coś poruszało się przez przestrzeń, zniekształcając światło odległej gwiazdy - dokładnie tak, jakby w tle przeszła niewidzialna soczewka. To zjawisko nazywa się mikrosoczewkowaniem grawitacyjnym i jest jednym z nielicznych sposobów, aby „zobaczyć” coś, co nie świeci.

Obiekt został uchwycony przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a w latach 2011–2017. Wtedy jeszcze nie było pewności, z czym mamy do czynienia - choć wiele wskazywało, że może to być czarna dziura. Alternatywą był jednak tzw. gwiezdny trup: gęsta, martwa gwiazda neutronowa.

Po latach astronomowie wrócili do tego samego obiektu, tym razem analizując dane z lat 2021 i 2022 oraz informacje z sondy Gaia, która specjalizuje się w niezwykle precyzyjnych pomiarach położenia gwiazd. Wniosek? Tajemniczy obiekt jest około siedem razy masywniejszy niż nasze Słońce. A to za dużo, by mogła to być gwiazda neutronowa. Zostaje tylko jedno wyjaśnienie: samotna czarna dziura.

Co ciekawe, nawet zespół badaczy, który wcześniej krytykował interpretację tej obserwacji i sugerował, że to raczej gwiazda neutronowa, w 2023 r. zmienił zdanie. Ich własne pomiary dały wynik około sześciu mas Słońca - przy większym marginesie błędu - ale to wciąż zgadza się z nowymi wynikami.

To pierwszy raz, gdy naukowcy mają twardy dowód na istnienie czarnej dziury, która nie jest związana z żadnym innym obiektem. Nie świeci, nie krąży wokół gwiazdy, nie wysyła rentgenowskich błysków, a mimo to udało się ją dostrzec.

Przez kilka chwil, w czasie gdy przeszła na tle odległej gwiazdy, zmieniła jej pozycję na niebie i wzmocniła jej światło. To wystarczyło, by odkryć coś, co do tej pory wydawało się niemożliwe.

To odkrycie to nie tylko ciekawostka. To także przetarcie szlaku dla przyszłych badań. Naukowcy mają nadzieję, że wkrótce uda się znaleźć więcej takich samotnych czarnych dziur — a wszystko to dzięki Nancy Grace Roman Space Telescope, który ma wystartować w 2027 r. Ten teleskop będzie miał jeszcze lepszą zdolność obserwacji mikrosoczewkowania i pozwoli nam dostrzec kolejne „niewidzialne potwory”, które samotnie przemierzają Drogę Mleczną.

Zatrzymajmy się na chwilę przy samym pojęciu. Czarna dziura to obiekt, którego grawitacja jest tak potężna, że nic - nawet światło - nie może się z niej wydostać.

Dlatego nie możemy ich zobaczyć bezpośrednio. Większość znanych czarnych dziur pochodzi z układów podwójnych - obserwujemy, jak wpływają na swojego towarzysza.

Ale samotna czarna dziura nie daje takich wskazówek. Może być w pełni niewidzialna i absolutnie cicha — aż do momentu, gdy przypadkiem znajdzie się pomiędzy nami a jakąś odległą gwiazdą.

Prawdopodobnie tak. Astronomowie szacują, że w naszej galaktyce może być nawet 100 mln czarnych dziur, z czego większość to właśnie takie samotne, niewidzialne obiekty. Do tej pory nie potrafiliśmy ich znaleźć, ale najnowsze odkrycie to początek nowej ery w astronomii.

Jeśli Nancy Grace Roman Space Telescope spełni pokładane w nim nadzieje, za kilka lat będziemy mieli całą mapę takich czarnych dziur.