Úvodní strana  >  Články  >  Vzdálený vesmír  >  Rozhovor: Jiří Svoboda - Záření černých děr

Rozhovor: Jiří Svoboda - Záření černých děr

Umělecká představa obří černé díry uprostřed aktivní galaxie. Černou díru uprostřed bychom bez zářící okolní hmoty neviděli.
Umělecká představa obří černé díry uprostřed aktivní galaxie. Černou díru uprostřed bychom bez zářící okolní hmoty neviděli.
Správní rada Nadačního fondu Bernarda Bolzana udělila Bolzanovu cenu za fyziku za rok 2010 pracovníkovi Oddělení galaxií a planetárních systémů Astronomického ústavu AV ČR, RNDr. Jiřímu Svobodovi, Ph.D., za soubor prací "Záření akrečních disků v okolí kompaktních objektů". Přinášíme rozhovor s laureátem.

Čím se ve svém výzkumu zabýváte?
Zabývám se studiem záření akrečních disků v okolí černých děr. Akreční disky vznikají z hmoty, která padá na černé díry. Černé díry samy o sobě pozorovatelné nejsou, ale právě ze záření hmoty, která dopadá na černé díry, je možné studovat jejich vlastnosti. Zabývám se zejména měřením rotace černých děr z vlastností pozorovaného záření, tedy především rentgenovou spektroskopií zdrojů, jakými jsou aktivní galaxie nebo rentgenové dvojhvězdy.

Černé díry jsou objekty, které přímo nejsou vidět a jak říkáte, pozorují se díky záření okolní hmoty. Proč ta hmota září, co ji k tomu nutí?
Je to způsobeno tím, že se hmota při oběhu kolem černé díry v akrečním disku třením zahřívá. Tento ohřev přitom může dosahovat vysokých teplot v závislosti mimo jiné na hmotnosti černé díry. Protože teploty dosahují až milionů stupňů, je toto záření vysoce energetické a pozorujeme ho v rentgenovém oboru.

Vznikají akreční disky u všech černých děr?
To záleží na tom, jestli je v okolí černé díry nějaká hmota. Příkladem mohou být černé díry, které jsou součástí dvojhvězdy jak v naší Galaxii, tak i v jiných blízkých galaxiích. Patří mezi takzvané rentgenové dvojhvězdy. Jednou složkou je běžná hvězda a z ní přetéká hmota na černou díru. Pak existují obří černé díry v centrech galaxií a i v jejich okolí musí být dostatek hmoty, aby zářila. Takovým galaxiím říkáme aktivní a pozorujeme vysokoenergetické záření pocházející z jejich středu. Ne každá galaxie je aktivní a je možné, že ta aktivita je časově omezená. Může za čas vyhasnout, když je v okolí černé díry málo hmoty.

Co je v současné době nejasného na objektech, kterými se zabýváte?
Těch nejasných věcí je celá řada, přestože je černá díra ve své podstatě velmi jednoduchý objekt charakterizovaný pouze několika málo parametry – u astrofyzikálních černých děr jsou to hmotnost a rotace. Hmotnosti černých děr jsou dnes celkem dobře prozkoumány. Rozlišujeme dva základní druhy černých děr. Jednak černé díry vzniklé z hvězd - jejich hmotnost je přibližně 10krát větší než hmotnost našeho Slunce, a pak obří černé díry s hmotnostmi řádu milionů až miliard hmotností Slunce – to jsou už zmíněné černé díry v centrech galaxií.
Hmotnosti tedy už dnes známe, ale horší je to s určením rychlosti otáčení černé díry. Otáčení černé díry má totiž vliv jen na hmotu v její těsné blízkosti. Proto se snažíme měřit centrální oblasti akrečních disků, tedy oblasti, které doslova sousedí s černou dírou. To je ale složité, protože záření je silně pohlcováno okolním plynem a také je těžké se ve spektru vyznat. Překrývá se v něm najednou tepelné záření disku a záření rozptýlené v atmosféře, jehož část se ještě odráží na disku předtím, než nakonec doputuje k pozorovateli. Je tedy poměrně složité spektra interpretovat.

Pozorovat hmotu kolem černých děr je tedy složité. Co o černých děrách vědci ještě neví?
Jedna z nejasností se týká už zmíněného otáčení černých děr. Pozorování některých zdrojů rentgenového záření naznačují, že v některých případech je rychlost rotace maximální a v jiných spíše střední. Rychlost otáčení je důležité studovat, protože nám může napovědět, jakým způsobem daná černá díra vznikla. Také může vypovídat o jejím růstu – když dopadá hmota na černou díru, může se tím její rotace zrychlovat nebo naopak zpomalovat. U černých děr, které jsou součástí dvojhvězd a vznikly tedy kolapsem hvězdy, se dá předpokládat, že rychlost rotace bude stejná, jako byla rotace hvězdy, ze které černá díra vznikla. Otázka ale je, jestli může být dodatečně urychlená materiálem dopadající hmoty. Pokud hmota dopadá v jednom směru, tak může docházet k tomu, že rotace černé díry ještě v průběhu času narůstá. Ale naopak, pokud je dopad hmoty, co se týká směru, nahodilý, může docházet i ke zpomalování rotace.
Stejně tak je zajímavé studovat, jak rotují černé díry v centrech galaxií. Dodnes není jasné, jak tam černé díry vznikly – jestli vznikly dříve než galaxie a galaxie potom na nich zkondenzovaly anebo naopak, jestli vznikly akrecí, kdy se zhustila hmota ve středu galaxie a vytvořila se černá díra. Rychlost otáčení černých děr je tedy jednou z otázek, kterými se současná rentgenová astrofyzika zabývá.

Na otázky Petra Sobotky odpovídal RNDr. Jiří Svoboda, PhD. z Oddělení galaxií a planetárních systémů Astronomického ústavu AV ČR.

Převzato ze stránek Astronomického ústavu AV ČR.




O autorovi

Petr Sobotka

Petr Sobotka

Petr Sobotka je autorem Meteoru - vědecko-populárního pořadu Českého rozhlasu. 10 let byl zaměstnancem Astronomického ústavu AV ČR v Ondřejově. Je tajemníkem České astronomické společnosti, předsedou skupiny MEDÚZA, revizorem Sekce proměnných hvězd a exoplanet ČAS. Je nositelem Kvízovy ceny za popularizaci astronomie. Členem ČAS je od roku 1995.



39. vesmírný týden 2016

39. vesmírný týden 2016

Přehled událostí na obloze od 26. 9. do 2. 10. 2016. Měsíc bude v novu. Venuše, Mars a Saturn najdeme večer stále jen nízko nad obzorem. Neptun a Uran můžeme pozorovat celou noc. Na ranní obloze můžeme před svítáním pozorovat kužel zvířetníkového světla do něhož před východem Slunce stoupá planeta Merkur a bude zde také srpek Měsíce.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Pradědovy Perseidy 2016

Píše se rok 258, 10. srpen. Na rošt nad horké uhlí je položen správce chrámové pokladny před několika dny popraveného papeže Sixta II a je opékán zaživa. Po chvíli volá: „Z jedné strany jsem již opečený, pokud mě chcete mít dobře udělaného, je čas mě otočit na druhou stranu.“ Toto utrpení podstoupil

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Mesic

Mesic

Další informace »