— Published on 17/05/2020 / Bug.hr.
Časopis Astronomy & Astrophysics prošli je tjedan objavio otkriće jedne crne rupe, u trojnom zvjezdanom sustavu HR 6819, koja je mirna i od svih dosad poznatih crnih rupa najbliža Zemlji
Jako je daleko, dovoljno daleko da na Zemlju nema baš nikakav fizički utjecaj. Jedini utjecaj koji eventualno ima na Zemljane, barem na one znatiželjne, jest obrazovni. Radi se o još jednom kozmičkom objektu čija nam opažanja mogu biti korisna u razumijevanju svemira. Konkretno, ta se crna rupa nalazi u trojnom zvijezdanom sustavu, poznatom pod imenom HR 6819, udaljenom od nas oko 1000 svjetlosnih godina. Dakle, svjetlosti – najbržem "trkaču" u svemiru – treba cijeli milenij da prevali tu udaljenost.
Zvjezdani sustav HR 6819 približno je 250 puta udaljeniji od objekta Proxima Centauri, zvijezde najbliže Suncu. Za usporedbu, od Trga Bana Jelačića preko Parka Zrinjevac do Glavnog kolodvora ima otprilike jedan kilometar. U istom smjeru, zračnom linijom, 250 puta dalje je Split. Omjere veličina i udaljenosti možemo predočiti ovako: jedno zrnce najfinijeg pijeska stavimo na glavu konja bana Jelačića na glavnom zagrebačkom trgu – to je Sunce; drugo takvo zrnce stavimo recimo na rep konju kralja Tomislava na zagrebačkom željezničkom kolodvoru – to je Proxima Centauri. Onda jedan jedini atom silicija ("zrnce" koje je sto tisuća puta manje od onih koja smo stavljali po konjima) stavimo na splitsku Rivu – to je crna rupa iz sustava HR 6819. Ukratko, najbliža crna rupa je nešto jako sićušno i jako daleko. Ukratko, nešto posve bezopasno.
Za one koji bi htjeli baciti pogled u smjeru HR 6819, slijedi razočaranje. Taj je zvjezdani sustav, gledno iz Hrvatske, ispod horizonta. Vidljiv je tek ispod 33o sjeverne zemljopisne širine. Zagreb je otprilike na 45o, Dubrovnik na 43o, a za 33o treba se spusti preko Mediterana do Afrike. Što se nebeskih koordinata tiče, HR 6819 je smješten u samom kutu malog zviježđa zvanog Dalekozor, blizu granice sa zviježđima Paun i Oltar. Donju sliku zviježđa južnog neba, na kojoj sam naznačio položaj sustava HR 6819, preuzeo sam iz knjige Zvjezdane vatre dalekog svemira (Profil, 2009.) svojeg dragog kolege Vladisa Vujnovića, koji je najbolji poznavatelj hrvatskih naziva zvijezda, zviježđa i drugog astronomskog nazivlja.
.
Mirna je? Što to znači?
Crne rupe su, po definiciji, objekti iz kojih ništa, pa ni svjetlost, ne može izaći. Za razliku od običnih zvijezda, crne rupe ne svijetle. Zato kažemo da su crne. Zašto kažemo rupe (a ne jame), napisao sam u članku Terminološke dvojbe u astronomskom nazivlju. Dakle, crnu rupu ne možemo vidjeti izravno, nego samo neizravno zahvaljujući nekim njezinim učincima, zbog interakcije s bližom okolinom. Tipična interakcija s okolinom koja otkriva crnu rupu je zračenje vezano uz akrecijski disk. Akrecija je proces prikupljanja okolne materije, uglavnom plina i prašine, koja se nalazi u gravitacijskom dosegu kozmičkog objekta, u našem slučaju crne rupe. Materiju prikupljenu akrecijom crna rupa ne usisava izravno, kako se to možda zamišlja. Zbog zakona očuvanja kutne količine gibanja (onog istog koji klizačici na ledu omogućava da se oko svoje osi zavrti brže kad skupi raširene ruke) materija formira nešto poput Saturnovih prstena što nazivamo akrecijski disk.
Unutrašnji dijelovi akrecijskog diska mogu biti nepovratno uvučeni u crnu rupu, no dobar dio akrecijskog diska ostaje dovoljno daleko od crne rupe, tamo gdje su moguće stabilne orbite. Ipak, akrecijski disk nije nimalo mirno mjesto. Zbog velikog gravitacijskog gradijenta i velike energije čestica, u disku se neprekidno događaju sudari u kojima nastaje visokoenergijsko zračenje: rendgensko i gama-zračenje. Zahvaljujući rendgenskom zračenju crne rupe (one koje imaju akrecijski disk) opazive su detektorima kozmičkog rendgenskog zračenja smještenim na satelitima kao što su primjerice: Swift, Chandra, XMM-Newton i INTEGRAL. Zahvaljujući gama-zračenju vrlo visokih energija, koje se odašilje u dva nasuprotna mlaza okomita na ravninu akrecijskog diska neke crne rupe opazive se i posebnim zemaljskim teleskopima, primjerice teleskopima MAGIC na kojima radi i grupa astrofizičara iz Hrvatske i ja osobno. Dakle, kad kažemo da crna rupa po definiciji ne zrači to znači da zračenje ne izlazi iz unutrašnjosti crne rupe, područja omeđenog horizintom događaja. Međutim, interakcije u neposrednoj okolini crne rupe, izvan horizonta događaja, primjerice u akrecijskom disku, mogu crnu rupu učiniti posredno opazivom.
Događanja u akrecijskom disku vrlo su silovita. Zato nastaje visokoenergijsko zračenje opazivo sa Zemlje. Ako akrecijskog diska oko crne rupe nema, onda nema ni silovitih događanja. U tom slučaju se kaže da je crna rupa mirna. To je upravo slučaj s crnom rupom u zvjezdanom sustavu HR 6819. Ona je mirna zato što nema akrecijskog diska. To znači da ni njezina neposredna okolina zrači. Pa kako onda znamo za nju?
.
Kako je otkrivena? Golim okom?
U članku A naked-eye triple system with a nonaccreting black hole in the inner binary kojeg je prošli tjedan objavio časopis Astronomy & Astrophysics navodi se, već u naslovu, da je sustav vidljiv golim okom. To, naravno, ne znači da je golim okom vidljiva crna rupa. Ona nije izravno vidljiva čak ni najmoćnijim teleskopom. HR 6819 je trojni zvjezdani sustav. Jedan objekt, od tri, je crna rupa. Druga dva su obične zvijezde i te dvije zvijezde su golim okom nerazlučive, vide se kao jedna točkica na nebu. Ta točkica periodično mijenja sjaj, ovisno o relativnom položaju zvijezda za opažača na Zemlji. Prividna magnituda joj oscilira između 5,3 i 5,4. Ako je nebo čisto, bez oblaka, bez mjesečine, bez svjetlosnog zagađenja i ako imate dobar vid, to onda možete vidjeti golim okom. S dobrim vidom i pri dobrim uvjetima možemo vidjeti do magnitude 6 (veća magnituda odgovara manjem sjaju), a oni oka sokolova navodno vide i 6,5.
Od činjenice da zvjezdani sustav s crnom rupom možemo vidjeti golim okom meni je osobno fascinantnija činjenica da je ta svjetlost koju danas vidimo iz HR 6819 do nas putovala 1120 godina. Inače, prije 1120 godina bila je 900. godina nove ere i tad se otprilike rodio naš junak iz prvog paragrafa čijem smo konju (dobro, skulpturi konja) bogohulno na rep stavili zrnce pijeska. U edukativne svrhe.
No, da se vratimo na trojni zvjezdani sustav HR 6819. Naše Sunce je samac, a to nije baš uobičajeno za zvijezdu. Zvijezde su češće u paru, kao dvojni sustav. Ponekad formiraju i ljubavne trokute u kojima u kojima, kako to već ide, nisu svi ravnopravni. Dvije zvijezde obično čine dvojni sustav, a treća orbitira oko njih. U HR 6819 unutrašnji dvojni sustav čine crna rupa i jedna od običnih zvijezda. Druga obična zvijezda gravitacijski je vezana za ovaj par i s njima čini trojni sustav.
Astronomi svoja mjerenja, naravno, nisu radili golim okom, kao u doba Keplera, nego teleskopom MPG/ESO opservatorija La Silla u Čileu, u kombinaciji sa sofisticiranim spektrografom Feros. Mogli su izravno opažati samo dvije obične zvijezde. Treći član sustava, crna rupa, vidljiv je tek neizravno, iz dinamike dviju običnih zvijezda. Precizno mjerenje gibanja dva objekta koji sjaje, otkriva puno toga o onom trećem objektu, koji ništa ne emitira. Opažanja, između ostalog, pokazuju da taj tamni objekt ima masu od pet masa Sunca. Prema svemu što danas o svemiru znamo, kozmički objekt od pet masa Sunca koji nije aktivna zvijezda ne može biti ništa drugo nego crna rupa. Radi se, najvjerojatnije, o zvjezdanom ostatku koji je nastao gravitacijskim kolapsom nekad velike (promjera u milijunima kilometara i mase veće od dvadeset masa Sunca) i sjajne zvijezde koja je potrošila sve zalihe nuklearnog goriva pa se svela na avet promjera 30 km. Da parafraziram rečenicu iz jednog filma: "Što ostade od onolike zvijezde."