Artykuł opublikowany w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society wskazuje na istnienie kilku czarnych dziur w gromadzie Hiady – najbliższej gromadzie otwartej naszemu Układowi Słonecznemu – co czyni je najbliższymi Ziemi czarnymi dziurami, jakie kiedykolwiek wykryto. Wyniki badania są wynikiem współpracy grupy naukowców pod przewodnictwem Stefano Torniamentiego z Uniwersytetu w Padwie (Włochy), przy znaczącym udziale Marka Gielesa, profesora ICREA na Wydziale Fizyki Instytutu Nauk o Kosmosie Uniwersytetu w Barcelonie (ICCUB) i Katalońskim Instytucie Studiów Kosmicznych (IEEC) oraz Friedricha Andersa (ICCUB-IEEC).
W szczególności do odkrycia doszło podczas pobytu badawczego eksperta Stefano Torniamentiego w ICCUB, jednej z jednostek badawczych tworzących IEEC.
Czarne dziury w gromadzie gwiazd Hiades?
Od momentu odkrycia czarne dziury są jednym z najbardziej tajemniczych i fascynujących zjawisk we Wszechświecie i stały się przedmiotem badań badaczy na całym świecie. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku małych czarnych dziur, ponieważ zaobserwowano je podczas wykrywania fal grawitacyjnych. Od wykrycia pierwszych fal grawitacyjnych w 2015 roku eksperci zaobserwowali wiele zdarzeń odpowiadających łączeniu się par czarnych dziur o małej masie.
Na potrzeby opublikowanego badania zespół astrofizyków wykorzystał symulacje śledzące ruch i ewolucję wszystkich gwiazd w Hiadach – znajdujących się w odległości około 45 parseków, czyli 150 lat świetlnych – w celu odtworzenia ich obecnego stanu.
Gromady otwarte to luźno powiązane grupy setek gwiazd, które mają wspólne pewne właściwości, takie jak wiek i właściwości chemiczne. Wyniki symulacji porównano z rzeczywistymi pozycjami i prędkościami gwiazd Hiad, które są obecnie dokładnie znane z obserwacji przeprowadzonych przez satelitę Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA).
„Nasze symulacje mogą jednocześnie dopasować masę i rozmiar Hiad tylko wtedy, gdy obecnie (lub do niedawna) w centrum gromady znajdują się jakieś czarne dziury” – mówi Stefano Torniamenti, doktorant na Uniwersytecie w Padwie i pierwszy autor książki papier.
Obserwowane właściwości Hiad najlepiej odtworzyć obecnie w symulacjach z dwiema lub trzema czarnymi dziurami, chociaż symulacje, w których wszystkie czarne dziury zostały wyrzucone (mniej niż 150 milionów lat temu, mniej więcej w ostatniej ćwierci wieku gromady) nadal mogą dać dobre dopasowanie, ponieważ ewolucja gromady nie była w stanie zatrzeć śladów jej poprzedniej populacji czarnych dziur.
Nowe wyniki wskazują, że czarne dziury powstałe w wyniku Hiady nadal znajdują się wewnątrz gromady lub bardzo blisko niej. To czyni je najbliższymi Słońcu czarnymi dziurami, znacznie bliżej niż poprzedni kandydat (mianowicie czarna dziura Gaia BH1, która znajduje się 480 parseków od Słońca).
W ostatnich latach przełomowy teleskop kosmiczny Gaia umożliwił po raz pierwszy szczegółowe badanie położenia i prędkości gwiazd gromady otwartej oraz pewną identyfikację poszczególnych gwiazd.
„Ta obserwacja pomaga nam zrozumieć, jak obecność czarnych dziur wpływa na ewolucję gromad gwiazd i jak gromady gwiazd z kolei przyczyniają się do powstawania źródeł fal grawitacyjnych” – mówi Mark Gieles, członek Wydziału Fizyki Kwantowej i Astrofizyki UB oraz gospodarz programu pierwszy autor w Barcelonie. „Wyniki te dają nam również wgląd w rozkład tych tajemniczych obiektów w galaktyce”.
Nowe badanie jest wynikiem ścisłej współpracy pomiędzy Uniwersytetem w Padwie, ICUBB-IEEC, Uniwersytetem w Cambridge (Wielka Brytania), Europejskim Obserwatorium Południowym (ESO) i Narodowym Uniwersytetem Sun Yat-sena (Chiny).