Vedci z observatória LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) v Spojených štátoch amerických a detektora Virgo v Taliansku ešte v priebehu minulého roka zachytili doposiaľ najväčšiu kolíziu čiernych dier. Vďaka tejto kolízii vznikla vo vzdialenosti 7 miliárd svetelných rokov vôbec prvá pozorovaná čierna diera svojho druhu, informoval portál Sciencealert.

Pozorovaná kolízia čiernych dier, ktorá priniela so sebou viac otázok ako odpovedí, dostala pomenovanie GW190521. O tejto nesmierne zaujímavej udalosti informovali vedci prostredníctvom dvoch publikácií zverejnených v žurnáloch Physical Review Letters a The Astrophysical Journal Letters.

Vznikla zrážkou dvoch menších čiernych dier

Nemala vôbec existovať: Historicky najväčšia zrážka čiernych dier ohalila jej nový druh, skrýva viac otázok ako odpovedí

GW190521 je vôbec najväčšou pozorovanou zrážkou dvoch čiernych dier, pri ktorej došlo k vytvoreniu čiernej diery s hmotnosťou približne 142-krát väčšou ako je hmotnosť Slnka. Signál zachytený prostredníctvom uvedených observatórií prišiel vo forme gravitačných vĺn, informoval web Nationalgeographic.

Gravitačné vlny sú poruchy v zakrivení časopriestoru, ktoré sú generované zrýchlenými hmotami šíriacimi sa ako vlny smerom od zdroja rýchlosťou svetla. Tiež prenášajú energiu známu ako gravitačné žiarenie, čo je forma žiarivej energie podobná elektromagnetickému žiareniu.

Uvedená čierna diera je skutočným unikátom hneď z viacerých dôvodov. Prvým je fakt, že GW190521 je vôbec prvou pozorovanou čiernou dierou, ktorá spadá do oblasti takzvaných stredne hmotných čiernych dier. „Toto je vôbec prvé pozorovanie takejto čiernej diery, a nie len to – dokonca sme videli, ako sa formovala“ uviedla spoluautorka práce profesorka Susan Scott.

Za stredne hmotné čierne diery sú považované čierne diery, ktoré majú hmotnosť 100 – 100 000-krát väčšiu ako je hmotnosť Slnka. Až doposiaľ však vedci dokázali pozorovať, buď veľmi malé čierne diery, ktoré sú asi desaťkrát hmotnejšie ako naše Slnko, alebo supermasívne čierne diery.

Za supermasívne čierne diery sú považované tie čierne diery, ktorých hmotnosť presahuje rádovo niekoľko miliónov až miliárd hmotností Slnka. Jedna takáto supermasívna čierna diera bola objavená v ešte v roku 2018, no až nedávno vedci zistili, že jej hmotnosť presahuje 34 miliárd násobok hmotnosti Slnka a každý deň pohltí také množstvo masy, ktoré zodpovedá práve hmotnosti nášho Slnka.

Dostala pomenovanie J2157 a je srdcom planúceho kvazaru, ktorý sa považuje za jeden z najväčších známych kvazarov, vzdialeného od Zeme 25×10⁹ svetelných rokov.

Pri vzájomnej kolízii došlo k uvoľneniu ohromného množstva energie

Nezávislý astronóm, ktorý nebol súčasťou tohto výskumu, Matthew Graham, na margo objavu uviedol, že „pravdepodobne ide o najväčšiu explóziu, akú kedy vo vesmírne poznali“.

Vzájomná kolízia týchto dier totiž iba za zlomok sekundy dokázala uvoľniť osemkrát viac energie ako sa ukrýva vo všetkých atómoch Slnka. Inými slovami toto množstvo uvoľnenej energie zodpovedá približne tomu, ako keby sme po dobu 13,8 miliárd rokov (vek vesmíru) odpaľovali každú sekundu milión miliárd atómových bômb.

Minimálne jedna z týchto čiernych dier nemala existovať

Paradoxom však je, že ani všetky tieto uvedené skutočnosti nie sú to, čo vedcov fascinovalo najviac. Skutočným dôvodom, prečo je podľa odborníkov GW190521, taká unikátna, je spôsob, akým vznikla, upozornil portál Abc.

GW190521 totiž vznikla kolíziu dvoch čiernych dier, z ktorých minimálne jedna nemala vôbec existovať. „Aspoň jedna z týchto čiernych dier bola oveľa hmotnejšia ako sme si mysleli, že je možné“ uviedla vedkyňa Romero-Shaw.

Analýza kolízie totiž odhalila, že pri vytvorení GW190521 došlo k fúzii dvoch čiernych dier s hmotnosťou 66 a 85-krát väčšou než je hmotnosť Slnka. Súčasná teória totiž predpokladá, že k vytvoreniu čiernych dier dochádza vplyvom explózie hviezd v rozsahu 5 až 65-násobku hmotnosti Slnka, v inom prípade (65 až 140-násobok) dôjde k tak silnej supernove, že všetok okolitý materiál (vrátane jadra hviezdy) sa vymrští do takej vzdialenosti, že čierna diera jednoducho nemôže vzniknúť. O jednej takejto super-silnej supernove sme ťa informovali prostredníctvom tohto článku.

Zatiaľ čo jedna z dvojice uvedených čiernych dier sa nachádza tesne za pomyselnou hranicou, tá druhá ju vysoko presahuje a nachádza sa v takzvanom „zakázanom rozsahu“, teda v rozsahu, pri ktorom by čierna diera vôbec nemala existovať.

Vedci vznik tejto čiernej diery nachádzajúcej sa v „zakázanom rozsahu“ vysvetľujú dvomi spôsobmi. Vznikla podobne ako GW190521 fúziu viacerých čiernych dier alebo sa vytvorila ešte v rannom vesmíre a bez výbuchu hviezdy. Táto teória je však menej pravdepodobná, pretože je takmer nemožné ju dokázať.

Záhadný záblesk svetla

Tím vedcov vo svojich publikáciách tiež uviedol, že observatórium ZTF (The Zwicky Transient Facility) v Kalifornii zaznamenalo iba 34 dní po zachytení signálu z GW190521 záblesk svetla. Ten sa nachádzal približne v rovnakej časti oblohy ako uvedená čierna diera. Či však tieto udalosti spolu navzájom súvisia, nie je zatiaľ jasné.

Ďalšou nezodpovedanou otázkou je aj to, ako mohlo dôjsť k vytvoreniu binárnej sústavy čiernych dier. „Jednou z možností, ktorú máte na vytvorenie binárnych čiernych dier, ktoré sa spolu neskôr zlúčia, je existencia dvoch hviezd, ktoré sa spolu narodia, vyvinú a aj zaniknú“ uviedla Romero-Shaw. Táto teória je však veľmi nepravdepodobná, nakoľko hmotnosti týchto čiernych dier sa navzájom veľmi odlišujú.

Binárna sústava alebo binárny systém je astronomický výraz pre dva vesmírne objekty, ktoré sa nachádzajú tak blízko pri sebe, že ich gravitačná interakcia spôsobuje ich obeh okolo ťažiska, ktoré je spoločné a zároveň sa nenachádza vo vnútri ani jedného z týchto objektov. V jednom taktom binárnom systéme amatérsky astronómovia objavili hviezdu, ktorá má úplne nový tvar.

Okrem toho tento objav môže pomôcť pri objasnení aj jednej z najväčších záhad v astrofyzike – vznik supermasívnych čiernych dier. Podľa vedcov totiž detekcia  stredne hmotnej čiernej diery môže znamenať, že supernovám nerozumieme tak, ako sme si pôvodne mysleli.