Hlavní černá díra, OJ 287, která má hmotnost asi 18 miliard Sluncí, je obklopena galaktickým akrečním diskem, ze kterého pomalu „nasává“ materiál. Tato supermasivní černá díra také generuje výtrysky, tedy vysokoenergetické, vysoce kolimované výrony hmoty doprovázené elektromagnetickým zářením pozorovaným teleskopy na Zemi. Druhá, menší černá díra o hmotnosti „pouhých“ 150 milionů hmotností Slunce obíhá kolem svého společníka a pravidelně proráží jeho disk, což způsobuje náhlý krátký záblesk jasu napříč galaxií. Časová proměnlivost jasu celého objektu byla pozorována již 120 let a jeho nejstarší fotografie byly zaznamenány na skleněné fotografické desky.

Mise orbitálního dalekohledu TESS

Orbitální dalekohled NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) denně vyhledává exoplanety. Dosud jich detekoval 410, přičemž celkový počet známých globusů obíhajících kolem hvězd v naší Galaxii kromě Slunce je dnes přes pět a půl tisíce. V roce 2021 však TESS strávila několik týdnů pozorným pozorováním objektu zcela odlišné povahy: byl namířen na galaxii OJ 287, aby pomohl potvrdit hypotézu, že v jejím středu jsou dvě černé díry. Aby bylo možné detekovat známky méně hmotné díry, dalekohled sledoval jasnost hlavní černé díry a jejího souvisejícího výtrysku.

Vzplanutí detekované TESS

V současné době nemáme žádný způsob, jak přímo pozorovat menší černou díru obíhající kolem té větší, ale její přítomnost byla demaskována náhlým zvýšením jasnosti galaxie. Samotné rozjasnění trvalo pouhých 12 hodin a ukázalo se, jak obtížné je takovou událost zaznamenat, pokud není předem znám čas jejího příchodu. Navíc v případě OJ287 nebyl tento konkrétní typ zjasnění nikdy předtím pozorován. Dalo se to však očekávat, protože Pauli Pihajoki z University of Turku to předpověděl ve své doktorské práci už v roce 2014. Řekl, že k erupci by mělo dojít koncem roku 2021, což dává vědcům z celého světa dostatek času na plánování pozorování galaxie pomocí několika pozemských a vesmírných dalekohledů. Satelit TESS detekoval očekávanou erupci 12. listopadu 2021 ve 2:00 GMT. Objev nezávisle potvrdila mimo jiné i Swift Multi-Range Orbital Observatory. Vědci tak našli nepřímý, ale jasný důkaz, že méně hmotná černá díra OJ 287 obíhá kolem obří černé díry asi 100krát větší, než je ona sama.

Pozorování erupce výzkumnou skupinou z Astronomické observatoře Jagellonské univerzity

Mezinárodní výzkumná skupina vedená profesorem Stanisławem Zołou z Astronomické observatoře Jagellonské univerzity zachytila ​​stejnou událost pomocí dalekohledů Skynet umístěných v různých částech světa, díky čemuž byla zachována kontinuita pozorování bez ohledu na denní a noční dobu. Součástí této sítě je také jeden z velkých optických dalekohledů umístěných na observatoři Jagellonské univerzity v Krakově. Pozorování navíc podporovala jasná obloha. V nově publikovaném článku, který shromažďuje všechna dosavadní pozorování, Mauri Valtonen a jeho tým v Turku dokazují, že 12hodinový nárůst jasnosti galaxie OJ 287 ve skutečnosti pochází z menší černé díry a jejího bezprostředního okolí. Výsledky výzkumu byly publikovány v „The Astrophysical Journal Letters“.

Důkaz pro přítomnost méně masivní černé díry

K rychlému skoku jasnosti dochází, když menší černá díra pohltí velkou část akrečního disku obklopujícího větší černou díru, přemění ji a přesměruje do proudu plynu (tryska) proudícího daleko ven. Po tuto krátkou dobu je žlutý paprsek menší černé díry za normálních podmínek jasnější než dominantní červený paprsek větší. Díky tomu je také barva OJ287 méně červená a více žlutá. Po několika hodinách se červená barva vrátí. Výsledky také potvrzují dočasné změny v dalších vlastnostech světla vyzařovaného OJ287 ve stejnou dobu.

To je velmi přesvědčivý důkaz pro přítomnost méně masivní černé díry. Sluší se dodat, že stejně jako v případě exoplanet detekovaných teleskopy TESS a dalšími dalekohledy v současné době zatím nemáme pozorovací techniky a metody, které umožňují přímé snímkování. Je to kvůli obrovské vzdálenosti, která nás dělí od OJ 287, přes čtyři miliardy světelných let.

Co bude dál s OJ 287?

OJ 287 je zajímavý objekt i kvůli úplně jinému typu pozorování. Vědecký tým předpovídá, že dva takové obrovské objekty obíhající těsně vedle sebe by měly produkovat gravitační vlny v rozsahu nanohertzů. Tyto vlny by měly způsobit minimální změny v periodách blízkých pulsarů, které možná brzy budeme schopni na Zemi změřit dostatečně přesně. Také by měla být oběžná doba systému dvou černých děr v důsledku emise gravitačních vlne se zkrátí a nakonec se oba objekty spojí v jeden.

Popsané výsledky jsou součástí výzkumu prováděného na Katedře hvězdné a extragalaktické astronomie Astronomické observatoře Jagellonské univerzity v Krakowě.

Zpracováno na základě textu Elżbiety Kuligowské (OA UJ)

zdroj: nauka.uj.edu.pl