Domů     Vesmír
Opavští fyzikové objevili superhmotnou černou díru
Jan Zelenka 27.7.2021
Colour composite image of Centaurus A, revealing the lobes and jets emanating from the active galaxy’s central black hole. This is a composite of images obtained with three instruments, operating at very different wavelengths. The 870-micron submillimetre data, from LABOCA on APEX, are shown in orange. X-ray data from the Chandra X-ray Observatory are shown in blue. Visible light data from the Wide Field Imager (WFI) on the MPG/ESO 2.2 m telescope located at La Silla, Chile, show the stars and the galaxy’s characteristic dust lane in close to „true colour“. #L

Černé díry patří mezi nejznámější a zároveň nejméně prostudované objekty ve vesmíru. Jejich existence již byla prokázána, ale jejich skutečná podstata je stále předmětem bádání. Fyzikální ústav v Opavě patří mezi světovou špičku ve výzkumu právě (a nejen) těchto exotických kosmických objektů, přičemž fyzikové se o černých dírách snaží co nejvíce dozvědět ze sledování objektů, které černé díry ovlivňují.

Tým pod vedením prof. Abramowicze přišel s nápadem, jak černé díry – které samy vidět nejsou – zvážit pomocí specifického záření uvolněného v jejich okolí. Díky tomu určili hmotnost jedné z doposud nejtěžších pozorovaných černých děr ve vesmíru..

Tzv. aktivní galaxie obsahují ve svých jádrech superhmotné černé díry. Zdroj: ESO.

Pozorování neviditelného

Černé díry jsou mimořádně hmotnými kosmickými objekty, které vznikají zhroucením hvězdného materiálu do malého a nesmírně hustého tělesa. Díky tomu na své okolí působí tak silným gravitačním polem, že dokáží výrazně ohýbat i světlo a ve své těsné blízkosti dokonce částice světla – fotony – docela uvěznit.

Z toho důvodu je přímé pozorování černých děr zcela nemožné a astrofyzikové se k určení vlastností dané černí díry musejí zaměřit na chování materiálu v jejich okolí. Interakce černých děr s tímto materiálem se projevuje velmi specifickým rentgenovým zářením a fyzikové nyní přišli na to, jak je možné z jeho vlastností odhadnout hmotnost černé díry.

Neznámý děj, známé výsledky

Pozorováním záření z materiálu nedaleko černých děr se podařilo objevit velice zajímavý jev: přesnou periodicitu „dávek“ rentgenového záření. Periodicita je to přitom doslova kosmicky rychlá – v řádu desítek až stovek hertzů.

Pro lepší pochopení: Představme si, že by toto záření vysílal nějaký otáčející se maják. V takovém případě by se musel za jednu sekundu otočit stokrát. Astrofyzikové porovnali pozorování tohoto jevu u několika lokalizovaných černých děr v naší Galaxii a zjistili, že děj způsobující změnu „dávek“ rentgenového záření probíhá velmi blízko černé díry, v oblastech s velmi silným gravitačním polem.

Měřením těchto dávek pak lze zjistit vlastnosti samotných děr. Samotná příčina periodických rentgenových záblesků v blízkosti černých děr však zatím zůstává záhadou.

Měření těch nejhmotnějších

Na základě pozorování tohoto zajímavého jevu se tým vědců pod vedením prof. Marka Abramovicze, pracovníka Fyzikálního ústavu v Opavě, pokusil naměřit hodnoty periodických změn rentgenového záření v okolí výrazně hmotnějších černých děr – těch, co se nachází v centrech velkých galaxií.

U těchto černých děr byla frekvence výrazně nižší – řádově v jednotkách minut až hodin.  Vědci z pozorování tohoto jevu u různých černých děr navrhli způsob, jak určit jejich hmotnosti.

Superhmotná černá díra o hmotnosti miliard Sluncí

Astrofyzikové touto metodou odhadli hmotnosti hned několika černých děr, přičemž obvykle se hodnoty pohybovaly od statisíců do miliónů slunečních hmotností. Analýze jedné černé díry s téměř nezapamatovatelně dlouhým názvem se věnovala i studentka Fyzikálního ústavu v Opavě Mgr.

Kateřina Klimovičová (dříve Goluchová) a dospěla k unikátnímu zjištění: „Změřili jsme frekvenci změny rentgenového záření u aktivního galaktického jádra s nevábným názvem XMMU J134736.6+173403 v souhvězdí Pastýře a byli jsme opravdu překvapeni.

Odhad hmotnosti, jehož nepřesnost je dána neznámou vzdáleností pozorovaných rentgenových dávek od černé díry, se pohybuje někde mezi 10 miliony až 1 miliardou hmotností Slunce!“.

Podpořeni Grantovou Agenturou České republiky 

Dalšími zajímavými objekty v hledáčku opavských fyziků jsou tzv. mikrokvazary, tedy černé díry v centrech malých galaxií. Je známo, že z těchto typů exotických objektů unikají při doposud nepochopených jevech nepravidelné dávky vysokoenergetického záření.  „V uplynulých letech jsme již přispěli k řešení tohoto důležitého otevřeného astronomického problému.

Spočítali a ověřili jsme, že za ním stojí mnoho jevů, které se odehrávají v okolí těchto černých děr, v tzv. akrečních discích. Tedy v prstencích horké hmoty rotující okolo černých děr. Ostatně to, že nějakou černou díru pozorujeme, je umožněno jen díky jejich interakci s hmotou okolo.

Akreční disky jednak samy září, zároveň odráží světlo a chovají se podle nám zatím ne úplně vyjasněných pravidel. Rychlost rotace těchto disků je v některých místech blízká rychlosti světla a nutně zvažujeme i velmi silné tzv.

relativistické jevy podobné těm slabším, které jsou známy už více jak 100 let, jako je například stáčení perihelia planety Merkur. Mnohé zatím zůstává nevysvětleno – zejména periodické změny záření těchto disků. A na to se dále chceme zaměřit,“ popisuje doc. Gabriel Török, vedoucí projektu.

Výsledky projektu byly vloni uznány za vynikající v Grantové agentuře České republiky (GA ČR). Ve spolupráci s vědci z Astronomického ústavu Akademie věd se opavští fyzikové v rámci nově schváleného projektu soutěže excelence v základním výzkumu EXPRO v letošním roce vrhají vstříc hledání dalších odpovědí na zatím otevřené otázky týkající se objektů, které jsou většině z nás známé doposud jen z oblasti science fiction. Je ale možné, že za nejnovější zajímavosti o černých děrách a podobných objektech v nejbližších dokumentárních sériích či popularizačních článcích budeme opět vděčit neutuchající invenci vědců z Fyzikálního ústavu v Opavě.

Související články
Objevy Vesmír 31.3.2025
Při pohledu na Grand Canyon v Arizoně si snadno představíme, jak jej po miliony let vyřezávala voda, pomalu formující tuto dechberoucí krajinu. Ale co kdyby podobné kaňony vznikly během několika minut? Přesně to se stalo na Měsíci! Dva gigantické kaňony poblíž jeho jižního pólu, Vallis Schrödinger a Vallis Planck, mají s Grand Canyonem podobné rozměry, […]
Technika Vesmír 31.3.2025
Skupina šestadvaceti nejtalentovanějších mladých vesmírných nadšenců z celé České republiky se po intenzivním půlročním výběrovém řízení konečně vydala na svou „vesmírnou” cestu. V neděli 30. března se měsíce příprav na misi Zero-G, která je jednou z aktivit národního programu Česká cesta do vesmíru, proměnily ve skutečný zážitek. Unikátní parabolický let, první svého druhu s českou […]
Vesmír 29.3.2025
Planeta Neptun bývá kvůli své velké vzdálenosti od Země tak trochu stranou zájmu, ale nyní se jí ve vědecké komunitě dostává větší pozornosti. Astronomové totiž vůbec poprvé pozorovali polární záři v její atmosféře. Zásluhu na tom má vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST), jehož infračervené přístroje odhalily světelné stopy, které dosud zůstávaly neviditelné. Bývá to okouzlující […]
Vesmír Zajímavosti 28.3.2025
Splnění plánu vyslat lidskou posádku na Mars bude možná náročnější, než se původně zdálo, a to kvůli přítomnosti toxického prachu, který by mohl významně ohrožovat zdraví astronautů. Před cestou tak bude třeba identifikovat možná zdravotní rizika a přizpůsobit tomu osobní ochranné pomůcky tak, aby zdraví astronautů bylo ochráněno. Během misí Apollo na Měsíc byli astronauti […]
Vesmír Zajímavosti 26.3.2025
Koncem minulého roku svět obletěla zpráva, že za 8 let se asteroid o velikosti fotbalového hřiště ocitne na trajektorii, která by mohla ohrozit Zemi. Po dalších výpočtech vyšlo najevo, že druhé Tunguzky zřejmě budeme v roce 2032 ušetřeni. Z hrozby se tak 2024 YR4 stal cenným cílem pro vědecký výzkum. Asteroid, který 30. června 1908 explodoval nad […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
Copyright © RF-Hobby.cz
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz