Největší černé díry, které kdy lidstvo zaznamenalo pomocí gravitačních vln, možná nevznikly klasickým kolapsem masivních hvězd. Nová studie vedená odborníky z Cardiff University naznačuje, že tyto kosmické giganty se mohou rodit mnohem dramatičtějším způsobem. V přeplněných hvězdokupách totiž dochází k opakovaným srážkám černých děr, které se postupně spojují do stále větších objektů.

Výzkum publikovaný 7. května 2026 v odborném časopise Nature Astronomy analyzoval data z katalogu gravitačních vln GWTC4 observatoří LIGO, Virgo a KAGRA. Vědci pracovali se 153 potvrzenými detekcemi splynutí černých děr. Právě v těchto datech našli vzorec, který podle nich ukazuje na existenci druhé generace černých děr.

Tyto objekty nevznikají přímo ze zaniklých hvězd. Nejprve se spojí dvě menší černé díry, čímž vznikne větší objekt. Ten se pak může v hustém prostředí hvězdokupy srazit znovu s další černou dírou. Celý proces se může několikrát opakovat.

Vědci našli dvě odlišné skupiny černých děr

Hlavní autor studie doktor Fabio Antonini uvedl, že gravitační astronomie už dávno neslouží jen k prostému počítání srážek černých děr. Podle něj dnes začíná odhalovat, kde tyto objekty vznikají, jak rostou a co vypovídají o životě i smrti nejhmotnějších hvězd ve vesmíru.

Analýza gravitačních vln odhalila dvě jasně odlišné skupiny. První tvoří menší černé díry odpovídající běžnému zhroucení hvězd. Druhou skupinu představují mnohem hmotnější objekty s výrazně odlišným rotačním chováním.

Právě jejich rotace byla pro vědce zásadní stopou. Spoluautorka studie doktorka Isobel Romero-Shaw popsala, že těžší černé díry vykazují rychlejší rotaci a jejich osy jsou orientovány zdánlivě náhodně. To přesně odpovídá scénáři opakovaných srážek uvnitř hustých hvězdokup.

Takové prostředí přitom ve vesmíru skutečně existuje. Kulové hvězdokupy mohou obsahovat statisíce hvězd namačkaných v relativně malém prostoru. Hustota je zde až milionkrát vyšší než v oblasti kolem našeho Slunce. Právě tam mají černé díry mnohem větší šanci na další srážky.

Potvrzuje se i záhadná „mezera“ mezi černými dírami

Studie zároveň přinesla dosud nejsilnější důkaz existence takzvané pair-instability mass gap, tedy hmotnostní mezery, o které astronomové mluví už dlouhá léta. Podle teorie by extrémně hmotné hvězdy měly při určité velikosti explodovat tak silně, že po sobě vůbec nezanechají černou díru.

V praxi by tedy měla existovat oblast hmotností, kde černé díry z běžných hvězd jednoduše vznikat nemohou.

Výzkumníci našli tuto hranici přibližně kolem 45 hmotností Slunce. A právě nad touto hodnotou začínají černé díry vykazovat vlastnosti, které běžný hvězdný vývoj neumí dobře vysvětlit.

Doktor Antonini upozornil, že současné detektory gravitačních vln už zachytily objekty nacházející se přímo v této „zakázané“ oblasti. Podle něj to otevírá zásadní otázku: jsou současné modely vývoje hvězd nepřesné, nebo vznikají tyto černé díry úplně jiným mechanismem?

Vědci se přiklánějí ke druhé možnosti. Největší známé černé díry podle nich nevypovídají jen o hvězdách samotných, ale hlavně o chaotické dynamice hustých hvězdokup.