Úvodní strana  >  Články  >  Vzdálený vesmír  >  Většina černých děr: velká nebo malá

Většina černých děr: velká nebo malá

Kulová hvězdokupa Omega Centauri.
Kulová hvězdokupa Omega Centauri.
Černé díry jsou v některých případech obrovská vesmírná monstra o hmotnostech miliardkrát vyšších, než je hmotnost Slunce (superhmotné černé díry), jindy se jedná o nepatrná tělesa co do průměru s hmotnostmi několika Sluncí (hvězdné černé díry). Avšak mohou černé díry existovat také jako objekty se střední hmotností? Nové výzkumy naznačují, že ve většině případů odpověď zní: ne.

Astronomové měli již dlouho podezření, že černé díry středních hmotností by měli nejspíše hledat v centru malých galaxiím podobných objektů, kterými jsou kulové hvězdokupy. Nicméně kromě několika podezření nebyli zatím schopni podat přesvědčivý důkaz o jejich existenci.

Nyní astronomové důkladně prozkoumali kulovou hvězdokupu RZ2109 a došli k přesvědčení, že v jejím středu nemůže černá díra střední hmotnosti existovat. Tento objev napovídá, že tyto doposud nepolapitelné objekty se nemohou ukrývat v kulových hvězdokupách a pokud existují, pak jsou velice vzácné.

"Podle některých teorií by malé černé díry měly v kulových hvězdokupách postupně zaujmout polohu v jejich středu a vyrůst do černé díry střední velikosti, avšak naše pozorování spíše naznačují, že to není pravda," říká Daniel Stern (NASA, Jet Propulsion Laboratory, Pasadena). Stern je spoluautorem práce, popisující toto zjištění v časopise Astrophysical Journal z 20. 8. 2008. Hlavním autorem je Stephen Zepf (Michigan State University, East Lansing).

Černé díry jsou neuvěřitelně husté hmotné objekty, jejichž gravitace dokonce zabraňuje uniknout i světelným paprskům. "Nejlehčí" černé díry, jaké známe, mají hmotnost zhruba 10krát vyšší než hmotnost Slunce, a které vznikají při zániku velmi hmotných hvězd v podobě exploze supernovy. Nejhmotnější černé díry dosahují hmotnosti několika miliard hmotností Slunce a nacházejí se uprostřed skoro všech galaxií.

Kulové hvězdokupy jsou hustá seskupení miliónů hvězd, které jsou součástí galaxií, obsahujících stovky miliard hvězd. Někteří teoretikové předpokládají, že by kulové hvězdokupy mohly obsahovat menší verzi galaktických černých děr. Takovéto objekty by měly 1000krát až 10 000krát větší hmotnost, než je hmotnost Slunce, čili nacházely by se uprostřed škály hmotností známých černých děr.

Při dřívějším výzkumu hledal Zepf se svými spolupracovníky důkazy o přítomnosti černé díry v kulové hvězdokupě RZ2109, nacházející se v poměrně blízké galaxii, vzdálené od Země 50 miliónů světelných roků. Pomocí rentgenového dalekohledu XMM-Newton, který patří Evropské kosmické agentuře ESA, objevil rentgenové záření, svědčící o přítomnosti aktivní "krmící se" černé díry. Avšak v tomto okamžiku stále ještě nebyla známa její velikost.

Zepf a Stern následně pracovali na získání chemických "otisků prstů", tj. na pořízení spektra kulové hvězdokupy RZ2109 pomocí dalekohledu o průměru 10 m na W. M. Keck Observatory (Mauna Kea, Havajské ostrovy). Získané spektrum odhalilo, že černá díra je malé hmotnosti, zhruba 10krát převyšující hmotnost Slunce.

V souladu s dosavadními teoriemi ty hvězdokupy, které obsahují malou černou díru, nemohou již mít černou díru střední velikosti. Takovéto černé díry by byly docela "razantní" díky své silné gravitaci, takže pokud by v kulové hvězdokupě existovaly, rychle by vtáhly jakékoliv malé černé díry do svých spárů.

"Jestliže by černé díry střední velikosti v kulových hvězdokupách existovaly, buď by malé černé díry pohltily nebo vyhodily ven z hvězdokupy," říká Stern. Jinými slovy přítomnost malé černé díry v kulové hvězdokupě RZ2109 vyvrací eventuální přítomnost černé díry střední velikosti.

Jak vědci vypočítali, že černá díra v kulové hvězdokupě byla malá? Použili techniku modelování. Zepf se svými kolegy uzavřeli své výzkumy s tím, že pořízené spektrum odhalilo tok hmoty o vysokých rychlostech, jakýsi "vítr" vanoucí od černé díry. Pouze malá černá díra může produkovat takto intenzivní vítr.

Zepf vysvětluje: "Na základě studia rentgenového záření víme, že tato černá díra aktivně pohlcovala materiál (docházelo u ní k tzv. akreci). Pokud by docházelo k akreci stejného materiálu u černé díry střední velikosti, nebylo by to pro ni příliš velké sousto. Avšak jestliže malá černá díra pohlcuje tento materiál, bude část materiálu odvržena v podobě silného větru. Tento intenzivní vítr je "kouřovým signálem", který pro nás znamená, že se jedná o černou díru malé hmotnosti."

Je to konec příběhu o černých dírách střední hmotnosti? Zepf dodává, že je docela možné, že se takovéto objekty ukrývají na okrajích galaxií, v okolních trpasličích galaxiích či v pozůstatcích malých galaxií, které byly pohlceny velkými galaxiemi. Pokud je tomu tak, potom tyto černé díry budou velmi nezřetelné a bude velký problém je objevit.

Na připojeném ilustračním obrázku je kulová hvězdokupa Omega Centauri.

Zdroj: www.jpl.nasa
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí




O autorovi

František Martinek

František Martinek

Narodil se v roce 1952. Na základní škole se začal zajímat o kosmonautiku, později i o astronomii. V roce 1978 nastoupil na Hvězdárnu Valašské Meziříčí na pozici odborného pracovníka, kde v různých funkcích pracoval až do konce února 2014. Věnoval se především popularizační a vzdělávací činnosti. Od roku 2003 publikuje krátké články o novinkách v astronomii a kosmonautice na stránkách www.astro.cz. I po odchodu do důchodu spolupracuje s valašskomeziříčskou hvězdárnou a podílí se na přípravě obsahu stránek www.astrovm.cz. Ve volném čase se věnuje rekreační turistice.



49. vesmírný týden 2016

49. vesmírný týden 2016

Přehled událostí na obloze od 5. 12. do 11. 12. 2016. Měsíc bude v první čvrti, uvidíme Lunar X? Večer je krásně vidět Venuše na jihozápadě. Mars je výše a skoro nad jihem. Ráno je pěkně viditelný Jupiter. Slunce se po krátkém zvýšení aktivity opět uklidnilo. Poté, co došlo k selhání horního stupně rakety Sojuz, zřítila se nad Ruskem nákladní loď Progress, původně určená k zásobování ISS. Pokud se v tomto týdnu povede start japonské zásobovací lodi HTV, bude to pro osazenstvo stanice úplně v pohodě. Kromě tohoto startu se očekávají ještě další čtyři.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

VdB149, VdB150, LDN1235 - prach v souhvězdí Cephea

Souhvězdí Cephea je cirkumpolárním souhvězdím naší severní oblohy. Podobně jako například Velká medvědice, jejíž část označujeme lidovým jménem Velký vůz. Ale přeci … Velký vůz pozná téměř každý, o Cepheovi mnoho z „neastronomů“ možná ani neví. A astronom? Ten nás většinou odbude větou typu:

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Veľká galaxia v Androméde M31

Prvý test Nikon D5100, NIKKOR-P Auto 1:2.8 f=180mm, Star Adventurer a DSO cca 50m od najbližšej LED lampy verejného osvetlenia ... D5100 + NIKKOR-P Auto 1:2.8 f=180mm ISO 3200, f2.8, 46 x 60 sec Light, 10 x Dark, 16 x Flat Sky Watcher Star Adventurer + Hama Star 61

Další informace »