Jak donosi jeden z zespołów w pracy opublikowanej w czasopiśmie Astrophysical Journal, tajemniczy Łotr jest czarną dziurą o masie siedem razy większej niż Słońce. Albo jest nieco lżejsza – ma zaledwie dwa do czterech razy większą masę niż nasza najbliższa gwiazda – i dlatego jest albo niezwykle lekką czarną dziurą, albo wyjątkowo ciężką gwiazdą neutronową, jak donosi inna grupa w pracy opublikowanej w Astrophysical Journal Letters.
Gwiazdy neutronowe i czarne dziury o masie gwiazdowej powstają, gdy masywne gwiazdy – co najmniej kilka razy większe od Słońca – zapadają się pod wpływem własnej grawitacji pod koniec swojego życia. Astronomowie uważają, że w naszej galaktyce czai się około miliarda gwiazd neutronowych i około 100 milionów czarnych dziur o masie gwiazdowej (SN: 8/18/17). Jednak obiekty te nie są łatwe do zauważenia. Gwiazdy neutronowe są tak malutkie – mniej więcej wielkości miasta – że nie produkują zbyt wiele światła. A czarne dziury w ogóle nie emitują światła.
Aby wykryć tego rodzaju obiekty, naukowcy zazwyczaj obserwują, jak wpływają one na swoje otoczenie. „Jedynym sposobem, w jaki możemy je znaleźć, jest to, że wpływają na coś innego” – mówi Kailash Sahu, astronom w Space Telescope Science Institute w Baltimore.
Do tej pory naukowcy wykryli prawie dwa tuziny czarnych dziur o masie gwiazdowej. (Te relatywnie lekkie czarne dziury są niewielkie w porównaniu z supermasywnymi behemotami, które znajdują się w centrum większości galaktyk, w tym naszej własnej (SN: 1/18/21). Aby to zrobić, badacze obserwowali, jak te obiekty oddziałują z ich pobliskimi niebieskimi sąsiadami. Kiedy czarna dziura jest zamknięta w grawitacyjnym tańcu z inną gwiazdą, odrywa materię od swojego partnera. Gdy materia ta opada na czarną dziurę, emituje ona promieniowanie rentgenowskie, które mogą wykryć teleskopy krążące wokół Ziemi.
Jednak znalezienie czarnych dziur w układach podwójnych nie maluje całego obrazu królestwa czarnych dziur. Ponieważ obiekty te nieustannie gromadzą materię, trudno jest określić masę, przy której powstały. A ponieważ masa urodzeniowa jest kluczową cechą czarnej dziury, jest to istotna wada przyglądania się układom podwójnym, mówi Sahu. „Jeśli chcemy zrozumieć właściwości czarnych dziur, najlepiej jest znaleźć te izolowane”.
Od ponad dekady naukowcy skanują niebo w poszukiwaniu samotnych czarnych dziur. Poszukiwania opierały się na ogólnej teorii względności Einsteina, która mówi, że każdy masywny obiekt, nawet niewidoczny, zagina przestrzeń w swoim sąsiedztwie (SN: 2/3/21). To ugięcie powoduje, że światło gwiazd tła jest powiększone i zniekształcone, zjawisko znane jako mikrosoczewkowanie grawitacyjne. Mierząc zmiany w jasności i pozornej pozycji gwiazd, naukowcy mogą obliczyć masę obiektu działającego jak soczewka – technika ta pozwoliła na odkrycie kilku planet pozasłonecznych (SN: 7/24/17).
W 2011 roku naukowcy ogłosili, że zauważyli gwiazdę, która nagle stała się ponad 200 razy jaśniejsza. Jednak te pierwsze obserwacje, wykonane za pomocą teleskopów w Chile i Nowej Zelandii, nie były w stanie ujawnić, czy pozorna pozycja gwiazdy również się zmieniała. A ta informacja jest kluczem do ustalenia masy obiektu. Jeśli jest on ciężki, jego grawitacja zniekształciłaby przestrzeń tak bardzo, że gwiazda wydawałaby się poruszać. Jednak nawet „duża” zmiana położenia gwiazdy byłaby niezwykle mała i trudna do wykrycia. A niestety drobne szczegóły na obrazach astronomicznych przechwyconych przez naziemne teleskopy są zwykle zamazane z powodu turbulentnej atmosfery naszej planety (SN: 7/29/20).
Aby obejść to ziemskie ograniczenie, dwa niezależne zespoły astronomów zwróciły się do Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Obserwatorium to może uchwycić niezwykle szczegółowe obrazy, ponieważ orbituje ponad większością ziemskiej atmosfery.
Obie grupy odkryły, że położenie gwiazdy zmieniło się w ciągu kilku lat. Jeden z zespołów, kierowany przez Sahu, doszedł do wniosku, że pozorny taniec gwiazdy został spowodowany przez obiekt mniej więcej siedem razy większy od Słońca. Gwiazda o takiej masie byłaby piorunująco jasna na zdjęciach z Hubble’a, ale badacze nic nie zobaczyli. Coś tak ciężkiego i ciemnego musi być czarną dziurą, donosi zespół.
