„Vienaragis“ – arčiausiai Žemės atrasta juodoji bedugnė

Mokslininkai atrado vieną iš mažiausių kada nors užfiksuotų juodųjų bedugnių – ir ji yra arčiausiai mūsų iš lig šiol aptiktų.

Tyrėjai ją „Vienaragiu“ pavadino iš dalies dėl to, kad ji, bent jau kol kas, tokia yra viena, o iš dalies, kad ji aptikta Vienaragio žvaigždyne. Atradimas buvo publikuotas šių metų balandžio 21 dieną Monthly Notices of the Royal Astronomical Society žurnale.

„Kuomet pažvelgėme į duomenis, juodoji bedugnė – Vienaragis – tiesiog iššoko,“ sakė straipsnio vyr. autorius Tharindu Jayasinghe, Ohio valstijos universiteto astronomijos doktorantas.

Vienaragio masė maždaug trigubai didesnė už Saulės – visai nedaug juodųjų bedugnių mastais. Tokios masės juodųjų bedugnių aptikta labai mažai. Ši juodoji bedugnė yra už 1 500 šviesmečių nuo Žemės ir priklauso Paukščių Tako galaktikai. Ir kol Jayasinghe'as nesiėmė analizuoti, ji tiesiog slėpėsi prieš akis.

Panašu, ši juodoji bedugnė yra raudonosios milžinės kompanionė, tai yra, gravitaciškai susijusios. Mokslininkai juodosios bedugnės matyti negali – jos pagal apibrėžimą nėra matomos ne tik regimųjų bangų ruože, bet ir kitose spektro dalyse, kurias tyrinėja astronomai.

Bet šiuo atveju jie mato kompanionę žvaigždę, kuri gerai užfiksuota teleskopų sistemomis, tarp kurių KELT, ASAS, ir egzoplanetų ieškančiu NASA palydovu TESS. Duomenys apie ją buvo plačiai prieinami, tačiau šiuo rakursu nebuvo analizuoti.

Duomenis išanalizavę, Jayasinghe'as su kitais tyrėjais pastebėjo, kad apie raudonąją milžinę sukasi kažkas nematomo ir įvairiuose orbitos taškuose keičia žvaigždės šviesį ir formą.

Jie suprato, kad kažkas tampo milžinę ir keičia jos formą. Ši potvyninė deformacija rodo astronomams, kad kažkas veikia žvaigždę. Tai būtų galėjusi būti juodoji bedugnė, tik maža – mažiau nei penkių Saulės masių, ir patekti į, kaip astronomai vadina „masės tarpą“. Kad tokios masės juodosios bedugnės gali egzistuoti, astronomai nustatė visai neseniai.

„Pažvelgus kitaip, ką mes ir darome, pasimato kitokie dalykai,“ sako tyrimo bendraautorius ir Ohio universiteto astronomijos profesoriusKris Stanek. „Tharindu pažiūrėjo į tiek daug žmonių jau matytą dalyką ir, užuot atmetęs juodosios bedugnė galimybę, pasakė, „o ką, jei tai būtų juodoji bedugnė?'“

Tą potvyninę deformaciją sukelia nematomo kompaniono – juodosios bedugnės – sukeliamos potvynio jėgos.

„Kaip kad Mėnulio gravitacija keičia Žemės okeanų formą, sukeldama potvynius, taip ir juodoji bedugnė ištempia žvaigždę į amerikietiško futbolo kamuolio formą,“ sakė tyrimo bendraautorius Todd Thompson, Ohio valstijos universiteto astronomijos fakulteto vadovas. „Paprasčiausias paaiškinimas, kad tai yra juodoji bedugnė – ir šiuo atveju paprasčiausias paaiškinimas yra ir labiausiai tikėtinas.“

Iš raudonosios milžinės skriejimo greičio, orbitos periodo ir potvynio sukeliamų deformacijos jie nustatė, kad ši juodoji bedugnė maždaug tris kartus masyvesnė už Saulę.

Pastarąjį dešimtmetį astronomai ir astrofizikai svarstė, kodėl jiems nepavyksta tokių juodųjų bedugnių aptikti – ar jų naudojami paieškos būdai netinka, o gal jos tiesiog neegzistuoja?

Tuomet, maždaug prieš 18 mėnesių, daugelis šio tyrimo narių, vadovaujami Thompsono, žurnale Science publikavo mokslinį straipsnį, kuriame pateikė stiprius tokio tipo juodųjų bedugnių egzistavimo įrodymus. Tas atradimas motyvavo Jayasinghe'ą ir kitu, tiek Ohio universitete, tiek ir visame pasaulyje, ieškoti mažų juodųjų bedugnių. Ir taip jie aptiko Vienaragį.

Mūsų galaktikos juodųjų bedugnių ir neutroninių žvaigždžių tyrimai yra itin svarbūs kosmosą tyrinėjantiems mokslininkams, nes gali papasakoti apie žvaigždžių gyvenimą ir mirtį.

Bet juodąsias bedugnes aptikti ir tyrinėti, kaip rodo jų pavadinimas, nėra lengva: atskiros juodosios bedugnės nespinduliuoja taip, kaip kiti kosmoso objektai. Elektromagnetinę spinduliuotę fiksuojantiems mokslo instrumentams jos tamsios ir tylios. Dauguma žinomų juodųjų bedugnių atrastos pagal sąveiką su kompanionėmis žvaigždėmis, skleidusiomis daug rentgeno spindulių – šiuos spindulius astronomams aptinka.

Pastaraisiais metais pradėta vykdyti didelio masto eksperimentai, kuriais stengiamasi aptikti mažesnes juodąsias bedugnes, ir Thompsonas sakė besitikintis išvysti daugiau juodųjų bedugnių iš „masės tarpų“.

„Manau, srities dėmesys krypsta čia, išties siekiama nustatyti, kiek yra mažos, kiek vidutinės ir kiek didelės masės juodųjų bedugnių, nes kiekvienas toks radinys pateikia užuominų, kurios žvaigždės kolapsuoja, kurios sprogsta ir kurios įsitaisiusios tarp jų,“ sakė jis.

Kiti bendraautoriai iš Ohio valstijos universiteto buvo Chris Kochanek, Dominick Rowan, Patrick Vallely, David Martin ir Laura Lopez.

Ohio State University