Astronomai ko gero aptiko arčiausiai Žemės esančią juodąją bedugnę

Juodosios bedugnės gali būti juodos, tačiau nebūtinai nematomos. Jų būna įvairių dydžių, nuo mažų iki supermasyvių, tačiau visos jos turi bendrą bruožą: ribą, vadinamąjį įvykių horizontą, iš už kurio negali pabėgti šviesa. Tačiau šalia tokių objektų, kaip žvaigždės esančios juodosios bedugnės gali nušvisti – kai į jas krenta labai karštos dujos ir dulkės. Neturinčias tokių dosnių kompanionių juodąsias bedugnes pastebėti daug sunkiau, bet jos gali būti aptiktos netiesiogiai, pagal gravitacinį poveikį gretimiems objektams.

Žurnale Astronomy & Astrophysics publikuotame straipsnyje tyrėjai teigia atlikę būtent tokį stebėjimą — atskleidžiantį tai, kas gali būti artimiausia Žemei juodoji bedugnė. Jų atliktas HR 6819, šiaip niekuo dėmesio netraukiančios, vargiai matomos plika akimi pietų pusrutulio Teleskopo žvaigždyne žvaigždžių sistemos tyrimas parodė, kad viena iš dviejų žinomų šios sistemos žvaigždžių atrodo per 40 dienų apsisukanti apie nematomą objektą. Atidesnis tyrimas rodo, kad šis nematomas objektas yra maždaug 4,2 M☉ juodoji bedugnė. Tokios masės paprasta žvaigždė HR 6819 sistemoje tikriausiai būtų nesunkiai matoma, sako tyrėjai. Tad, labiausiai tikėtinas paaiškinimas – juodoji bedugnė.

„Iš pradžių manėme, kad [HR 6819] yra dvinarė [sistema],“ sako pagrindinis tyrimo autorius Thomas Rivinius iš Europos pietinės observatorijos (ESO). „Bet pažiūrėję atidžiau, pamatėme, kad tai ne dvinarė sistema, o iš tiesų trys [objektai].“

Astronomai atradimą padarė ESO La Silla observatorijos Čilėje 2,2 metrų teleskopu. Bet šis atradimas nėra naujas: stebėjimai, kuriais naudojantis, buvo galima padaryti šį atradimą, atlikti, kelis mėnesius atliekant stebėjimus dar 2004 metais. Tačiau pernai pasirodęs ir sukėlęs debatus pranešimas apie galimą juodosios bedugnės atradimą panašioje LB-1 sistemoje, paskatino Riviniusą su komanda darsyk peržvelgti archyvinius duomenis. „Jie atrodė lygiai taip pat,“ sako jis. „Pala pala, – pamaniau sau, – mano stalčiuje yra nepanaudoti duomenys, kurie labai panašūs į [LB-1].“

Remdamasi spėjamu likusių žvaigždžių amžiumi, komanda mano, kad juodoji bedugnė HR 6819 sistemoje atsirado po to, kai žvaigždė prieš milijonus metų sprogo kaip supernova. Ji iki šiol nebuvo pastebėta, nes orbita yra pakankamai toli nuo kompanionių, ir medžiaga iš jų į juodąją bedugnę nekrenta. Tuo tarpu kitas žinomas dvinares įprastinių žvaigždžių ir juodųjų bedugnių sistemas supa švytintys diskai – iš žvaigždės į juodąją bedugnę krentanti medžiaga įkaista taip, kad ima švytėti rentgeno spindulių diapazone. Astronomams tarp šimtų milijardų mūsų galaktikos žvaigždžių pavyko rasti vos kelias dešimtis tokių „rentgeninių dvinarių“.

Jei HR 6819 sistemoje iš tiesų yra juodoji bedugnė, tai gali turėti įdomių pasekmių. Visų pirma, sprogstanti supernova gretimoms žvaigždėms turėtų suduoti gravitacinį niuksą, kuris galėtų sutrikdyti jų orbitas ir išsiųsti į tarpžvaigždinę erdvę. „Tai, kad ši trinarė sistema vis dar egzistuoja, rodo, kad niuksas nebuvo stiprus – jei iš viso buvo,“ dėsto Rivinius. „Tai [būtų] kažkas naujo apie supernovas — kad juodosios bedugnės gali susiformuoti ir ramiai.“

Kita išvada – tokios ramios juodosios bedugnės gali būti daug labiau paplitusios, nei manoma, tad, darytina išvada, kad dar daugybė laukia būti atrastos. Gali netgi būti, kad LB-1 yra kitas lig šiol nežinotos juodųjų bedugnių klasės pavyzdys. Bet kadangi ši sistema tolimesnė ir blankesnė, ją stebėti yra daug sunkiau — tačiau nėra neįmanoma. „Pasiūlėme ištirti ir LB-1“, sako Rivinius.

HR 6819 dar pateiks ir užuominų apie gravitacines bangas kuriančių juodųjų bedugnių formavimąsi. Yra žinoma, kad tokios sistemos – iš dviejų juodųjų bedugnių ar juodosios bedugnės ir neutroninės žvaigždės – susijungdamos sukuria erdvėlaikio raibulius. Bet kaip jos vystosi prieš susijungdamos, tebėra intensyvių debatų tarp astrofizikų klausimas. „Tai iš tiesų nežinoma,“ sako tyrime nedalyvavusi Laura Nuttal iš Portsmoutho universiteto Anglijoje. „Vis dar nėra aiškių požymių, rodančių formavimosi eigą.“

Kareem El-Badry iš Kalifornijos universiteto Berkeleyje, kuris irgi prie studijos neprisidėjo, teiginius apie artimiausią juodąją bedugnę vertina kaip „tikai tikėtinus“. Tačiau pabrėžia, kad tokia išvada remiasi keliomis prielaidomis, iš kurių svarbiausia, kad arčiausiai juodosios bedugnės besisukanti žvaigždė yra maždaug penkių Saulės masių. „Manau, tai ne tokia saugi prielaida,“ sako jis. Jei ta vidinė žvaigždė būtų ne tokia masyvi, kaip spėja Rivinius ir jo komanda, nematomas objektas irgi būtų ne toks masyvus, ir gal net visai ne juodoji bedugnė. „Nemanau, kad neprotinga teigti, jog tai tikriausiai juodoji bedugnė. Bet tam tikras neužtikrintumas yra,“ paaiškina El-Badry.

Be to, dabar nėra įmanoma pasakyti, ar tariama juodoji bedugnė yra vienas 4,2 Saulės masių objektas, ar dvi 2,1 Saulės masių žvaigždės, besisukančios arti viena kitos, sako su tyrimu nesusijęs Edward van den Heuvel iš Amsterdamo universiteto. „Tai būtų keturnarė [žvaigždžių sistema], bet tokių keturnarių sistemų pilna danguje,“ sako jis. „Jei aptariama sistema pradėtų spinduliuoti rentgeno spindulius, būtume tikri, kad tai yra juodoji bedugnė. Bet jeigu ji to niekada nedaro, problema lieka: tai yra juodoji bedugnė, o gal uždara dvinarė sistema iš dviejų žvaigždžių?“

Kaip bebūtų, Rivinius sako, kad tokios keturnarės sistemos — iš esmės, dviejų viena apie kitą besisukančių dvinarių sistemų — ženklai būtų regimi HR 6819 skleidžiamoje šviesoje. Atsakyuti į šiuos klausimus reikės tolesnių tyrimų ir ilgesnių stebėjimų su daugiau teleskopų. „Kai tik vėl pradės veikti mūsų observatorijos, pabandysime tai atlikti,“ sako Rivinius, turėdamas omenyje visame pasaulyje dėl koronaviruso pandemijos išjungiamus teleskopus. O kol kas mūsų planetų sistema, panašu, turi naują tamsų kompanioną, įsikūrusį galaktinėje kaimynystėje.

Jonathan O'Callaghan
www.scientificamerican.com