Wykryto pierwszą odizolowaną czarną dziurę

Wykryliśmy bardzo dużo czarnych dziur, do tej pory jednak nie były to całkiem samotne czarne dziury. Tę supermasywną w centrum naszej galaktyki wpierw odkryto obserwując ruchy gwiazd w jej pobliżu. Potem wykonaliśmy zdjęcie zmieniając kulę ziemską w wielki radioteleskop (no dobra, osiem radioteleskopów rozrzuconych po planecie). Jest to raczej obraz dysku materii wokół czarnej dziury. Inne wykrycia to pary kolidujących czarnych dziur, lub duetów - czarna dziura - gwiazda, gdzie obserwowano silne emisje wywołane przez pożeranie gwiazdy przez czarną dziurę. Co jednak z samotnymi obiektami tego typu, bez widocznych towarzyszy czy wyraźnego dysku materii?

Wygląda na to, że wreszcie udało się dokonać jednoznacznej obserwacji. Piszę wreszcie, gdyż takich swobodnych, nie-supermasywnych czarnych dziur z pewnością w kosmosie jest całkiem sporo. Obserwujemy sporo supernowych i większość z nich produkuje czarne dziury o masie porównywalnej z masą Słońca.

Oczywiście trudno wykryć obiekt nie emitujący światła, o rozmiarze kilku kilometrów z odległości dziesiątek, setek czy tysięcy lat świetlnych. Mamy szereg domniemanych detekcji na podstawie zjawiska mikrosoczewkowania grawitacyjnego, do teraz żadna nie została potwierdzona. Soczewkowanie grawitacyjne lubię porównywać do szklanej soczewki poruszającej się po czarnej powierzchni. Jest trudna do zauważenia chyba, że przesunie się po jakimś jasnym punkcie. Wówczas soczewka go powiększa (staje się jaśniejszy). Tak to wygląda w największym uproszczeniu. W rzeczywistości soczewkami często są inne gwiazdy (więc do naszej szklanej soczewki doczepiona jest żarówka) i w ogóle wszystko jest dość skomplikowane…

W każdym razie dzięki projektom takim jak polski OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) czy nowozelandzko-japoński MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) zaobserwowano wiele takich “pojaśnień” gwiazd, ciężko jednak stwierdzić, że za tymi zjawiskami stały właśnie czarne dziury a nie zwykłe gwiazdy czy brązowe karły.

W przypadku obiektu o nazwie OGLE-2011-BLG-0462 sytuacja wygląda jednak inaczej. W czerwcu 2011 doszło do gwałtownej zmiany jasności gwiazdy odległej o 20 000 lat świetlnych od Ziemi. Obserwacje powtarzano w kolejnych latach. Potwierdzono, że soczewka nie emituje światła. Kluczowym było jednak zastosowanie jeszcze jednej metody - astrometrii. Polega ona na dokładnym śledzeniu pozycji gwiazd. Zmiana położenia gwiazd może być wynikiem ruchu, może jednak być skutkiem zakrzywienia promieni światła przez źródło masy. I w tym wypadku dane astrometryczne idealnie pasowały do efektu jaki wywołałaby czarna dziura o masie siedmiu Słońc, przesuwająca się w odległości 5 000 lat świetlnych od Ziemi.

To dopiero pierwsza potwierdzona detekcja, ale z pewnością wkrótce będzie ich więcej - szczególnie biorąc pod uwagę trwające i powstające nowe przeglądy nieba, w tym kończąca się w 2025 misja europejskiej sondy Gaia. Pamiętacie jaką sensacją było pierwsze wykrycie fal grawitacyjnych przez LIGO? Do dziś wykryło ich już kilkadziesiąt. Czas pokaże czego nauczymy się o wszechświecie badając samotne czarne dziury.



https://arxiv.org/abs/2201.13296 - publikacja
http://ogle.astrouw.edu.pl/ogle4/ews/2011/blg-0462.html - obiekt w bazie OGLE