Binární černé díry jsou fascinující samy o sobě, ale nový výzkum ukazuje, že jejich příběh je ještě složitější, než se dosud myslelo. Astronomové ze Šanghajské astronomické observatoře odhalili známky existence třetího, mnohem masivnějšího objektu, který mohl výrazně ovlivnit událost známou jako GW190814.

Jde o gravitační vlny zaznamenané v roce 2019, které nesly podpis dvou černých děr splývajících v jednu. Nová analýza ale odhalila podrobnosti, které naznačují, že tato dvojice mohla být součástí složitějšího gravitačního systému.

Gravitační vlny a nový pohled na jejich původ

Od roku 2015, kdy byly gravitační vlny poprvé potvrzeny, zaznamenaly observatoře LIGO, Virgo a KAGRA už více než stovku podobných událostí. Většina z nich byla přisuzována srážkám binárních černých děr. Přesto ale stále zůstávaly nezodpovězené otázky: jak přesně tyto dvojice vznikají, jak se k sobě dostávají a zda mohou být ovlivněny i jinými masivními tělesy v okolí.

Tým vedený Dr. Wenbiaem Hanem navrhl už dříve tzv. b-EMRI model. Ten předpokládá, že dvojice černých děr může být zachycena gravitací supermasivní černé díry, která se nachází v centru galaxie. V takovém případě se vytvoří hierarchický trojitý systém: dvě menší černé díry kolem sebe obíhají, zatímco celá soustava krouží kolem třetího, mnohem většího objektu.

Podivný signál z GW190814

Událost GW190814 vědcům zamotala hlavu už při prvním zkoumání. Měřené černé díry totiž měly extrémně nerovnoměrný poměr hmotností, téměř 10:1, což je u klasických binárních systémů vzácné. Podle spoluautora studie, Dr. Shuchenga Yanga, tento fakt naznačuje, že dvojice černých děr nemusela vzniknout náhodným setkáním ve volném prostoru.

Zdroj: Shutterstock

Data ukázala ještě jednu zajímavost: frekvence gravitačních vln byla nepatrně posunutá. To vědci vysvětlují tzv. Dopplerovým efektem – podobně jako se mění zvuk sirény, když kolem vás projíždí sanitka. Pokud se celý systém pohyboval kolem třetího masivního objektu, došlo k posunu frekvence právě kvůli jeho gravitačnímu vlivu.

Důkaz o třetím „skrytém“ objektu

Aby hypotézu potvrdili, vytvořili vědci novou šablonu pro analýzu gravitačních signálů. Ta do výpočtů zahrnuje tzv. zrychlení podél zorné osy – tedy pohyb celého systému směrem k nám nebo od nás. Když tým aplikoval tento model na událost GW190814, výsledky jednoznačně ukázaly, že model s vlivem třetího objektu výrazně lépe odpovídá datům než klasická představa izolované dvojice.

Statistická pravděpodobnost, že šlo o náhodu, je minimální. Výzkumníci uvádějí tzv. Bayesův faktor 58:1 ve prospěch hypotézy o přítomnosti supermasivního objektu poblíž.

Co to znamená pro budoucnost astronomie

Tento objev může zásadně změnit náš pohled na vznik binárních černých děr. Pokud se skutečně potvrdí, že část z nich vzniká v blízkosti supermasivních černých děr, otevírá se nový scénář vývoje těchto extrémních objektů.

Další generace detektorů, jako jsou Einstein Telescope nebo Cosmic Explorer, nabídne mnohem vyšší citlivost. Ve spojení s chystanými vesmírnými observatořemi LISA, Taiji a TianQin bude možné sledovat gravitační vlny v širším spektru a s vyšší přesností. Vědci tak získají možnost odhalit více podobných událostí a pochopit, jak obrovské gravitační síly formují vesmír.