Pro hvězdy je hmotnost v životě tím nejdůležitějším. Ty malé, červení trpaslíci, kteří mají hmotnost zlomku Slunce, jsou patrně nesmrtelné. Naopak ty největší žijí jen několik milionů let, než vybuchnou jako supernovy. Po výbuchu z hvězdy zůstane jen jádro, které se zhroutí do černé díry. Pod hranicí těchto supertěžkých hmotností leží hvězdy, po kterých zůstávají neutronové hvězdy složené z extrémně husté hmoty.
Astrofyziky samozřejmě zajímá, kde leží předěl mezi neutronovou hvězdou a černou dírou. Teoreticky by to mělo být u hvězd o hmotnosti mezi 1,7 a 2,7 Slunce.
Takové objekty jsou ale na obloze dosti nenápadné. Samy nezáří, takže je astronomové obvykle identifikují díky vlivu, který mají na okolí. „Hmotnost černé díry lze například určit v případě, že je spřažena do dvojhvězdy s nějakou přímo pozorovatelnou hvězdou,“ vysvětluje astrofyzik Vladimír Karas z Astronomického ústavu AV ČR. „Nejlehčí váha“ mezi černými dírami nalezená tímto způsobem měla hmotnost 6,3 Slunce.
Tento týden ovšem dva ruští vědci ve službách NASA, Lev Titarčuk a Nikolaj Šapošnikov, přišli s tvrzením, že se jim podařilo objevit menší těleso stejného typu: černou díru o hmotnosti 3,8 Slunce.
Použili přitom odlišnou metodu. Hmotnost svého objevu nacházejícího se v systému označovaném XTE J1650-500 určili podle frekvence záření, kterou vydává hmota pohlcovaná černou dírou.
„Nový objev vznikl u dvojhvězdy, ve které černá díra vysává hmotu ze svého partnera,“ vysvětluje Vladimír Karas. Plyn, který z hvězdy přepadává do černé díry, se vlivem její gravitace postupně zrychluje. Předtím, než je pohlcen, intenzivně září v rentgenovém pásmu. Nakonec se díky nárůstu rychlosti černá díra jeví v této oblasti zářivější než původní hvězda.
Astronomové už dlouho zkoumají charakter tohoto záření. Kupodivu přišli na to, že z povahy záření lze usuzovat na velikost černé díry. Titarčuk a Šapošikov se domnívají, že tuto závislost lze vysvětlit: „Podle nich frekvence záření závisí na velikosti oblaku plynu kolem černé díry. A velikost oblaku zase závisí na hmotnosti černé díry,“ říká Vladimír Karas.
Dodává ovšem, že metodu – jakkoliv jde o seriózní výzkum – nelze považovat za úplně ověřenou. Autoři ji sice kalibrovali na objektech, jejichž hmotnost známe díky jejich gravitačnímu vlivu na sousedy, ale těch známe jen pár desítek.
Patrně nemůžeme brzy čekat ani určení „nejmenší možné“ hmotnosti černé díry: „Nevíme totiž přesně, jak se chová hmota neutronových hvězd, jak dlouho dokáže odolávat gravitaci. Tak extrémní hodnoty nelze napodobit, jde jen o teoretickou extrapolaci,“ vysvětluje Vladimír Karas. Navíc podle něj podobné objekty obvykle velmi rychle rotují, ale přesnou rychlost neznáme. Protože odstředivá síla působí proti gravitaci, vstupuje tu do astrofyzikálních rovnic další nejistota.
