První objevená černá díra Cygnus X-1 je masivnější než se předpokládalo a rotuje téměř rychlostí světla

26. 02. 2021

Černé díry Hvězdy

Stelární černá díra Cygnus X-1 byla nově prozkoumána pomocí teleskopů ze sítě VLBA (Very Long Baseline Array). Z nových dat vědci usuzují, že se nachází dál a je o celou polovinu větší, než se doposud předpokládalo. Zároveň vypočítali, že rotuje rychlostí, která se blíží rychlosti světla. Cygnus X-1 se tak stává největší přímo pozorovanou stelární černou dírou s nejrychlejší známou rotací.

Černá díra Cygnus X-1

Snímek černé díry Cygnus X-1 v rentgenovém spektru pořízený vesmírnou observatoří Chandra.

Image credit: NASA/CXC

Černé díry jsou masivní kompaktní objekty s tak silnou gravitací, že z nich nedokáže uniknout ani světlo. To ale neznamená, že jsou všechny stejné. Vědci rozlišují tři (až pět) základních kategorií černých děr, které se od sebe liší svou hmotností i vznikem:

  
Černé díry hvězdné velikosti (kolapsary) - mají hmotnost jednotek až desítek Sluncí a vznikají při kolapsu masivní hvězdy. Proces, při kterém vzniká černá díra hvězdné velikosti, se označuje jako hypernova a je doprovázena zábleskem gama záření.
  
Černé díry střední velikosti - dosahují hmotnosti mezi 100 a miliónem slunečních hmotností. Zřejmě nevznikají přímo z hvězd, ale spojením menších černých děr. Tato třída černých děr byla po dlouhou dobu pouze teoretická, protože se astronomům nepodařilo najít žádný konkrétní objekt, který by do této kategorie zapadal. První známou černou dírou střední velikosti se nakonec stal objekt objevený pomocí gravitačních vln (signál GW190521)
  
Supermasivní černé díry - nachází se v jádrech galaxií a mají miliony až miliardy hmotností Slunce. V jádru naš vlastní galaxie dřímá supermasivní černá díra Sagittarius A* s hmotností kolem 4 milionů Sluncí.
  
Ultramasivní černé díry (superobří černé díry) - další uvažovanou kategorií jsou ultramasivní černé díry, které mohou mít hmotnost 10 až 100 miliard Sluncí.
  
Neuvěřitelně velké černé díry (Stupendously LArge Black holeS, SLABS) - Nedávno přišli vědci s pátou kategorií černých děr, jejichž hmotnost přesahuje 100 miliard Sluncí.

Černá díra Cygnus X-1
Cygnus X-1 je jeden z nejintenzivnějších zdrojů rentgenového záření na obloze a první známá černá díra. Poprvé byl objekt pozorován už v roce 1964 a postupně byl mezi vědci přijat jako černá díra. Jedná se o binární systém, ve kterém se nachází malý, masivní kompaktní objekt a zářivá hvězda. Gravitace černé díry ze sousední hvězdy vysává materiál z jejích svrchních vrstev, což umožňuje přímá pozorování tohoto páru.

Nová pozorování
Nová měření paralaxy tohoto systému ukazují, že Cygnus X-1 se nachází asi 7 200 světelných let daleko (původně se uvažovalo 6 tisíc světelných let). Větší vzdálenost zároveň znamená, že sousední modrá hvězda je zářivější a tedy i masivnější. A nakonec díky známé době vzájemného oběhu obou těles dokáží vědci odvodit i hmotnost černé díry, která jinak pozorovatelná není. 

Černá díra tak má podle nových odhadů kolem 21 a sousední hvězda kolem 40 hmotností Slunce. Z nových dat také vyplývá rotace černé díry: podle studie publikované v magazínu Science se rychlost rotace blíží rychlosti světla.