První objevená černá díra Cygnus X-1 je hmotnější, než vědci předpokládali

Černá díra v binárním systému Cygnus X-1 je tak hmotná, že to zpochybňuje současné modely hvězdného vývoje. Zdroj rentgenového záření Cygnus X-1, který byl objeven v roce 1964, je binární systém nacházející se v souhvězdí Labutě. Hlavní (primární) hvězda HD 226868 je horký modrý veleobr obíhající kolem neviditelného kompaktního průvodce v periodě 5,6 dne. Průvodcem je tzv. hvězdná černá díra, což je třída černých děr, které vznikají při kolapsu velmi hmotných hvězd.

Cygnus X-1 byl předmětem pověstné vědecké sázky, kterou uzavřeli fyzikové Stephen Hawking a Kip Thorne, když se Hawking v roce 1974 vsadil, že se nejedná o černou díru. Stephen Hawking přiznal chybu v roce 1990.

„Hvězdy ztrácejí hmotu do svého okolního prostředí prostřednictvím hvězdného větru, který vane pryč z jejich povrchu,“ říká profesor Ilya Mandel, astrofyzik na Monash University and the ARC Centre of Excellence in Gravitational Wave Discovery (OzGrav). „Avšak k vytvoření černé díry této velikosti bychom potřebovali množství hmoty, které jasné hvězdy ztratí v průběhu svého života.“

„Černá díra v systému Cygnus X-1 začala svůj život jako hvězda přibližně 60krát hmotnější než Slunce. K jejímu kolapsu došlo před několika desítkami tisíc roků,“ dodává Ilya Mandel. „Obíhá kolem své doprovodné hvězdy, kterou je modrý veleobr, každých pět a půl dne ve vzdálenosti pouhé jedné pětiny vzdálenosti mezi Zemí a Sluncem.“

Profesor Ilya Mandel se svými spolupracovníky pozoroval zdroj Cygnus X-1 prostřednictvím radioteleskopu VLBA (Very Long Baseline Array). Na základě nových dat z VLBA a z archivních pozorování upřesnili vzdálenost tohoto binárního systému a zjistili, že musí být až o 1 000 světelných roků dále, než uváděly dřívější odhady. Podle současných poznatků je od Země vzdálen asi 7 200 světelných let. A tudíž došlo i ke zvýšení posuzované hmotnosti černé díry na 21,2 hmotností Slunce (původně se její hmotnost odhadovala na 14,8 hmotností Slunce).

„V průběhu šesti dnů jsme pozorovali úplný jeden oběh černé díry a použitá pozorování navázali na stejná pozorování stejným radioteleskopem z roku 2011,“ říká profesor James Miller-Jones, astronom na Curtin University and the International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR). „Tato metoda a naše nová měření ukázala, že systém je od nás více vzdálen, než jsme doposud předpokládali a hmotnost černé díry je podstatně vyšší.“

„Tato nová pozorování nám říkají, že černá díra je více než 20krát hmotnější než naše Slunce – jedná se tak o 50% navýšení vzhledem k předchozím odhadům,“ říká Ilya Mandel.

„Na základě použití aktualizovaných měření hmotnosti černé díry a její vzdálenosti od Země jsme byli schopni potvrdit, že Cygnus X-1 rotuje neuvěřitelně rychle – velmi blízko rychlosti světla a rychleji než ostatní doposud objevené černé díry,“ dodává Xueshan Zhao, Ph.D., studující na National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences.

Pokud jsou výpočty a úvahy vědců správné, tak Cygnus X-1 představuje nejhmotnější černou díru hvězdné velikosti, kterou jsme detekovali bez pozorování gravitačních vln.

Článek byl publikován v časopise Science.

Zdroj: http://www.sci-news.com/astronomy/cygnus-x-1-black-hole-09373.html; https://www.sciencenews.org/article/first-black-hole-discovery-cygnus-massive a https://www.icrar.org/biggest-black-hole/

autor: František Martinek