Úvodní strana  >  Články  >  Vzdálený vesmír  >  Výzkumy v ASU AV ČR (92): Mohou neutronové hvězdy za magnetismus černých veleděr?

Výzkumy v ASU AV ČR (92): Mohou neutronové hvězdy za magnetismus černých veleděr?

Malířova představa černé veledíry v centru Galaxie obklopené horkým akrečním diskem, jímž se proplétají silokřivky organizovaného magnetického pole. Malířův koncept je založen na reálných měřeních charakteru magnetického pole v okolí objektu Sgr A* s pomocí přístroje Event Horizont Telescope, jež byla v roce 2015 publikována v Science.
Autor: © M. Weiss/CfA

Černé díry nemohou být podle současných představ samy o sobě zdrojem magnetického pole. Přesto nás pozorování přesvědčují, že černé veledíry v centrech galaxií jsou obklopeny organizovanou magnetosférou. To znamená, že magnetické silokřivky tvoří alespoň zčásti uspořádanou strukturu a nejsou jen tak náhodně a chaoticky propletené. Svědčí o tom  mimo jiné vzhled a sama existence rozsáhlých výtrysků hmoty, jakýchsi proudů, které velmi často míří přesně určeným směrem a plyn se v nich pohybuje v úzce kolimovaných svazcích. Vladimír Karas z ASU společně se spoluautory z několika světových institucí navrhují, že by zdrojem tohoto magnetismu mohly být neutronové hvězdy, nořící se pod horizont událostí černé veledíry.

Černé díry ve vesmíru jsou dvou základních typů – ty, které pocházejí z vývoje velmi hmotných hvězd, jejichž hmotnosti jsou srovnatelné s hmotnostmi hvězd, a  pak černé veledíry, jejichž hmotnosti jsou přinejmenším sto tisíckrát větší. Tyto temné superhmotné objekty nacházíme nejčastěji v jádrech galaxií a kvasarů. Některé vlastnosti mají obě třídy černých děr společné. Například jsou obaleny tzv. horizontem událostí, což je myšlený povrch, na němž se vyrovnává úniková rychlost s rychlostí světla. Co se děje pod horizontem událostí nevíme, neboť z těchto oblastí nemůže uniknout ani světlo, ani jiná forma signálu. S magnetickým polem je tomu trochu jinak: černé díry by podle všeho neměly mít své vlastní magnetické pole (jako například dipólové pole známé u magnetických hvězd), protože v tomto čistě geometrickém útvaru bez přítomnosti dalších těles nebo vodivého plazmatu netečou elektrické proudy.

V případě černých děr musíme ustoupit od popisu světa klasickou fyzikou a pohroužit se do (složitějších) rovnic obecné teorie relativity. Gravitační a elektromagnetická pole jsou zde spjata systémem Einsteinových-Maxwellových rovnic, což je soustava nelineárních parciálních diferenciálních rovnic, které obecně nelze řešit analyticky. Analytická řešení jsou známa jen pro speciální případy, realistické problémy se však musí řešit numericky s pomocí počítačů. Obecně se soudí, že elektromagnetická pole mají jen slabý vliv na gravitační potenciál kompaktních objektů, a přestože některá řešení připouštějí vznik chaotického malorozměrového magnetismu v těsném okolí černých veleděr, organizovaná pole tímto způsobem vysvětlit nedovedeme.

Vladimír Karas z ASU společně se svými spolupracovníky navrhují model pro organizované pole černé veledíry v centru naší Galaxie, označovanou jako Sgr A*, nebo v jiných galaxiích. Tento pohled je založen na blízké interakci (chce se říci pomalém pohlcování) neutronových hvězd, které se v centrech galaxií očekávají, přestože dosud přímo pozorovány nejsou. Je totiž zřejmé, že i v této oblasti vesmíru se hvězdy vyvíjejí podle stejných zákonitostí a ty hmotné musely v minulosti vybuchnout jako supernovy a zanechat po sobě neutronové hvězdy, dokonce ve velmi značných počtech. Přestože známe jen několik málo podezřelých neutronových hvězd, v této oblasti se jich očekává více než deset tisíc. Tyto neutronové hvězdy pak obíhají centrum galaxie po eliptických drahách, na nichž v důsledku tření mohou postupně spirálovat až k horizontu událostí.

Neutronovým hvězdám organizovaná magnetická pole zakázána nejsou, naopak, jsou jim přímo vlastní. Vždyť podstatou tzv. pulsarů, vytrvalých kosmických majáků, jsou právě procesy v magnetických polích rychle rotujících neutronových hvězd. Vůbec nejsilnější známá magnetická pole najdeme okolo tzv. magnetarů, což je opět zvláštní třída neutronových hvězd. Je tedy dost dobře možné, že v takovém prostředí je centrální černá veledíra doslova ponořena v organizovaném filamentárním magnetickém poli, které dokonce proniká horizontem událostí. Podstatné však je, že toto pole vzniká vně černé veledíry a do výsledného tvaru je formováno mimo jiné efekty obecné teorie relativity.

Zmíněná hypotéza byla představena na nedávných červnových konferencích v Římě a v Praze. V současnosti má charakter konceptu –  k ucelené teorii zbývá ještě kus cesty. Nicméně provedené výpočty naznačují, že tento scénář by mohl vysvětlit dočasně přítomnou komponentu uspořádaného magnetického pole s indukcí kolem jednoho gaussu v těsném okolí horizontu událostí, což je zároveň v souhlasu s dostupnými pozorováními.

REFERENCE

Karas, V. a kol., Plunging neutron stars as origin of organised magnetic field in galactic nuclei, Contrib. Astron. Obs. Skalnaté Pleso v tisku, preprint arXiv:1705.09820

KONTAKT

prof. RNDr. Vladimír Karas, DrSc.
Oddělení galaxií a planetárních systémů Astronomického ústavu AV ČR
Email: vladimir.karas@asu.cas.cz

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Oddělení galaxií a planetárních systémů ASU

Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v. v. i.



O autorovi

Michal Švanda

Michal Švanda

Doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D., (*1980) pochází z městečka Ždírec nad Doubravou na Českomoravské vrchovině, avšak od studií přesídlil do Prahy a jejího okolí. Vystudoval astronomii a astrofyziku na MFF UK, kde poté dokončil též doktorské studium ve stejném oboru. Zabývá se sluneční fyzikou, zejména dynamickým děním ve sluneční atmosféře, podpovrchových vrstvách a helioseismologií a aktivitou jiných hvězd. Pracuje v Astronomickém ústavu Akademie věd ČR v Ondřejově a v Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, kde se v roce 2016 habilitoval. V letech 2009-2011 působil v Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung v Katlenburg-Lindau v Německu. Astronomií, zprvu pozorovatelskou, posléze spíše „barovou“, za zabývá od svých deseti let. Před začátkem pracovní kariéry působil v organizačním týmu Letní astronomické expedice na hvězdárně v Úpici, z toho dva roky na pozici hlavního vedoucího. Kromě astronomie se zajímá o letadla, zejména ta s více než jedním motorem a řadou okýnek na každé straně. Více o autorovi na jeho webových stránkách svanda.astronomie.cz.

Štítky: Neutronová hvězda, Sgr a*, Magnetické pole, Astronomický ústav AV ČR


34. vesmírný týden 2017

34. vesmírný týden 2017

Přehled událostí na obloze od 21. 8. do 27. 8. 2017. Měsíc bude v novu, nastává americké úplné zatmění Slunce. Jupiter mizí večer na západě. Saturn je za soumraku nad jihozápadem. V druhé polovině noci uvidíme Neptun a Uran. Ráno se ukazuje Venuše. Aktivita Slunce je střední a je co pozorovat. Po čtveřici startů raket v minulém týdnu očekáváme další dva starty, kterým bude dominovat start Falconu 9 s družicí Formosat-5. Rusové při výstupu na ISS vyzkoušeli nový skafandr.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Střecha Slovenska

Titul Česká astrofotografie měsíce za červenec 2017 obdržel snímek „Střecha Slovenska“, jehož autorem je Václav Hýža. Pilíř noci, rozlité mléko bohyně Héry, bývalá cesta slunce, která je dnes v popelu. Také nebeská řeka Inků, most čínských milenců, ale i věčný svit duší, které opustily svět.

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Skvrny a zatmění

Další informace »