Najmniejsza, najbliższa czarna dziura, jaką kiedykolwiek odkryto, jest oddalona o zaledwie 1500 lat świetlnych
Teoretycznie czarną dziurę łatwo zrobić. Po prostu weź grudkę materii, ściśnij ją w kulę o promieniu mniejszym niż promień Schwarzschilda, i puf! Masz czarną dziurę. W praktyce sprawy nie są takie proste. Kiedy ściskasz materię, odpycha się ona do tyłu, więc potrzeba wagi gwiazdy, aby ścisnąć wystarczająco mocno. Z tego powodu powszechnie uważa się, że nawet najmniejsze czarne dziury muszą mieć co najmniej 5 mas Słońca. Ale ostatnie badanie pokazuje, że dolna granica może być jeszcze mniejsza.
Praca dotyczy czerwonego olbrzyma znanego jako V723 Monoceros. Ta gwiazda ma okresowe chybotanie, co oznacza, że jest zablokowana na orbicie z obiektem towarzyszącym. Towarzysz jest zbyt mały i ciemny, aby można go było zobaczyć bezpośrednio, więc musi to być albo gwiazda neutronowa, albo czarna dziura. Po bliższym przyjrzeniu się okazuje się, że gwiazda nie tylko chwieje się na orbicie ze swoim towarzyszem, ale jest odkształcana grawitacyjnie przez swojego towarzysza, efekt znany jako rozerwanie pływowe.
Jak zniekształcony kształt V723 Mon wpływa na jego krzywą światła. Źródło: K. Masuda i T. Hirano
Zarówno chybotanie orbity, jak i rozerwanie pływowe V723 Mon może przesunąć światło dopplerowskie z niego. Ponieważ oba te efekty zależą od masy towarzysza, możesz obliczyć masę towarzysza. Okazuje się, że to około 3 masy Słońca.
To dziwne, ponieważ mieści się w tak zwanym [luce masy](/blog/dark-edge/ mass gap) dla brył kompaktowych. Zgodnie z naszym rozumieniem fizyki jądrowej gwiazda neutronowa nie powinna mieć więcej niż 2,5 masy Słońca. największa obserwowana przez nas gwiazda neutronowa ma masę około 2,24 masy Słońca. Ponieważ czarne dziury powinny mieć więcej niż 5 mas Słońca, istnieje luka, w której nie należy się spodziewać zwartych ciał. A ten obiekt jest w samym jego środku.
Ta grafika pokazuje ostatnie połączenie w porównaniu ze znanymi czarnymi dziurami i gwiazdami neutronowymi. Źródło: LIGO-Virgo/ Frank Elavsky i Aaron Geller (północno-zachodnia)
To nie pierwszy raz, kiedy zaobserwowaliśmy obiekt w szczelinie masy. W 2019 LIGO i Virgo wykryły fale grawitacyjne z połączenie między 23 masą Słońca i 2,6 masą Słońca. Chociaż obiekt łączący mógł być dużą gwiazdą neutronową, ten nowy obiekt wydaje się na to zbyt duży. Obecnie dowody zdecydowanie wskazują, że jest to czarna dziura. Jeśli to prawda, jest to najmniejsza czarna dziura, jaką odkryliśmy.
Byłaby to również najbliższa czarna dziura, jaką odkryliśmy, tylko 1500 lat świetlnych od nas. Astronomowie nazwali ten obiekt Jednorożcem, częściowo ze względu na jego unikalne właściwości, a częściowo znajduje się on w gwiazdozbiorze Jednorożca. Chociaż nie możemy jeszcze potwierdzić, że Jednorożec jest czarną dziurą, możemy to zrobić dzięki dalszym badaniom. Sądzę więc, że te przyszłe badania można nazwać Ścigaczem Jednorożców.
Referencja:Masuda, Kento i Teruyuki Hirano.” Wpływ pływów na prędkości radialne V723 Mon: dodatkowe dowody na ciemne 3 M? Towarzysz. 'Listy z czasopism astrofizycznych910.2 (2021): L17.
Referencja:Jayasinghe, T., et al. “ Jednorożec w Jednorożcu: 3 M? ciemny towarzysz jasnego, pobliskiego czerwonego olbrzyma V723 Mon jest kandydatem na czarną dziurę, która nie oddziałuje na siebie ”.arXiv preprintarXiv: 2101.02212 (2021).