Jak se vrtí černé díry a jak nabraly svoji neuvěřitelnou hmotnost?

Černé díry nic nevyzařují, a tak se pozorují velmi těžko. Musíme je tedy zkoumat podle toho, jak reagují s okolím.

Jak se vrtí černé díry a jak nabraly svoji neuvěřitelnou hmotnost?

Černé díry v nás stále evokují jakési tajemné, strašidelné a hrozivé objekty, které je pěkné zkoumat na dálku, ale radši bychom se jim měli vyhýbat. Ve skutečnosti vlastně bůhvíjak nebezpečné nejsou, ale nejedno tajemství stále skrývají, neboť jejich pozorování nepatří k těm nejjednodušším, která můžete uskutečnit.

Černé díry se zřejmě rodí bez velkého povyku

Největší problém při pozorování černých děr je ten, že samy o sobě nic nevyzařují. Jejich gravitace je totiž natolik silná, že z jejich povrchu nezvládnou uniknout ani fotony. Jediný způsob, jak můžeme černou díru pozorovat, je tedy její interakce s okolím. Z externího pozorování můžeme i tak, podle teorému, že ‘černá díra nemá vlasy’, napozorovat pouze tři vlastnosti - hmotnost, moment hybnosti a náboj (který doposud nebyl pozorovaný u žádné z černých děr, nicméně rovnice popisující černé díry jeho existenci nevylučují).

Jak je prokouknout?

Hmotnost lze určit poměrně ‘jednoduše’ z chování hmoty v bezprostřední blízkosti černé díry, a tedy ze spektra pozorované galaxie. S momentem hybnosti, čili volně řečeno mírou toho, jak moc černá díra rotuje, je to složitější. Před tuto výzvu se postavily americká družice NuSTAR a evropská XMM-Newton pozorující oblohu v rentgenovém záření.

 Družice se zaměřily na supermasivní černou díru v centru galaxie NGC 1365. O ní víme, že je zhruba dvamilionkrát hmotnější než naše Slunce. Pozorování z těchto dvou družic ukazují, že tato supermasivní černá díra rotuje na samé hranici toho, co jí dovoluje Einsteinova teorie relativity. Družice byly schopny pozorovat víry v materiálu padajícím na černou díru, které naznačují extrémní zakřivení časoprostoru vlivem silné gravitace. Stopováním těchto vírů a zakřivení byli astronomové schopni určit moment hybnosti dané černé díry.

Rentgenové oko dohlédne až k černým dírám. Může vidět i tu ve středu galaxie

K něčemu takovému byla potřeba mise typu NuSTAR, která je unikátní v tom, že vesmír umí pozorovat na velmi krátkých vlnových délkách. Obecně můžeme zjednodušeně říct, že čím kratší vlnové délky k pozorování používáme, tím blíž k samotné černé díře jsme. Problémem pozorování na krátkých vlnových délkách je zaostřování. XMM-Newton sice zaostřit umí, ale nepozoruje na tak krátkých vlnových délkách jako NuSTAR, a tak byla pozorování rušena přítomností prachu a plynu v okolí černé díry. Stačí se ale posunout k vyšším energiím a pozorování už nic bránit nebude a je možné vyloučit, že víry a zakřivení jsou pouze pozorovací efekty způsobené přítomností prachu a plynu. 

Velké neznámé…

Takováto pozorování jsou pro studium fyziky černých děr esenciální, neboť nám mohou pomoci rozluštit hádanku růstu černých děr a historie jejich hostovské galaxie. Doteď totiž není jasné, jak se supermasivní černé díry formovaly.

Pláč umírajících hvězd. Jak vypadá pohlcení hvězdy supermasivní černou dírou?

Na samém počátku vesmíru totiž musely mít ‘normální’ hmotnost. Je otázkou, zda-li na váze přibraly srážkami mezi sebou, nebo jen jednoduchým polykáním okolního materiálnu, popřípadě obojím.

Měření momentu hybnosti jednotlivých supermasivních černých děr nám tuto otázku může pomoci zodpovědět. Podle měření černé díry v galaxii NGC 1365 teď stačí nakalibrovat několik dalších v minulosti pořízených pozorování, které nám poskytnou další dílky skládanky.

 

 

 

Úvodní foto (umělcova představa supermasivní černé díry; oranžová barva naznačuje akreční disk, bílo-modrou je naznačen výtrysk hmoty (jet), který je pravděpodobně poháněn momentem hybnosti černé díry): NASA/JPL - Caltech

MOHLO BY VÁS ZAJÍMAT: 

Související články

Jsme na Facebooku

Večer v TV

Celý program

REKLAMA

Přihlášení k odběru newsletteru

Přihlaste se k odběru našeho newsletteru a neuniknou vám žádné novinky z webu i časopisu National Geographic.