Související stránky k článku Výzkumy v ASU AV ČR (260): Detekovatelnost gravitačních vln obíhajících černých děr
Evropská kosmická agentura (ESA) minulý čtvrtek 25. ledna schválila tzv. adopci mise LISA (Laser Interferometer Space Antenna), jejímž cílem bude detekce a výzkum gravitačních vln z kosmického prostoru. Jedná se tak o vůbec první vědeckou sondu v historii, která se o to pokusí. ESA tuto misi s rozpočtem 1,75 miliardy euro nyní posunula na další úroveň. Schválením adopce se vývoj LISA dostává do fáze, během níž bude probíhat realizace samotného projektu. Start observatoře je zatím plánován na rok 2035. Do kosmu ji vynese nosná raketa Ariane 6, která má nahradit legendární Ariane 5.
Dvojhvězdný vývoj nabízí celou řadu zajímavých uliček, jejichž výsledkem jsou exotické typy hvězd. Péter Németh ze Stelárního oddělení ASU spolupracoval na studii, která oznámila objev dvojhvězdy na samotné hranici teoretických limitů. A současně jde o objekt se slibným potenciálem pro budoucí detektory gravitačních vln.
Astronomové pozorovali v optickém oboru jasný záblesk ve vzdáleném vesmíru a domnívají se, že za ním stojí splynutí dvou černých děr, které zaznamenaly gravitační detektory jako úkaz GW190521g. Pokud by se ukázalo, že mají pravdu, šlo by o unikátní pozorování takto extrémně jasného jevu, který může pomoci v ověřování našich modelů chování černých děr.
Za jeden z největších astronomických objevů současnosti je nepochybně považováno pozorování gama záblesku, který se stal též intenzivním zdrojem gravitačních vln, jež byl pozorován 17. srpna 2017. Vědci jsou si jisti, že tento jev byl výsledkem srážky neutronových hvězd. Ivana Ebrová a Michal Bílek a jejich spolupracovníci studovali možný vývoj galaxie NGC 4993, v níž se zmíněné spektakulární divadlo odehrálo.
Astrofyzikové ze skupiny LIGO-Virgo-KAGRA Collaboration detekovali dalších 35 případů gravitačních vln od posledního katalogu z října 2020, což poskytlo 90 celkově pozorovaných záznamů gravitačních vln od počátku jejich detekce. Z 35 nově detekovaných případů šlo v 32 záznamech s největší pravděpodobností o splynutí černých děr – dvě černé díry se pohybovaly po spirále navzájem kolem sebe, až nakonec splynuly v jeden objekt – a ve třech případech se jednalo o kolizi neutronových hvězd s černými dírami. Hmotnosti černých děr se pohybovaly v širokém rozmezí, nejhmotnější z nich měla velikost kolem 90 hmotností našeho Slunce. Několik černých děr, které se vytvořily jako důsledek vzájemného splynutí, překročilo hranici 100 hmotností Slunce a jsou klasifikovány jako černé díry střední velikosti.
Když 26. září 2022 narazila do měsíce Dimorphos družice DART, šlo o první reálný test planetární obrany před tělesy z vesmíru. Že dopadl test úspěšně bylo jasné hned v prvních dnech. Tím ovšem práce vědců neskončila. Domyslet a doměřit plný rozsah tohoto experimentu znamenalo dále sbírat a analyzovat data. Petr Scheirich a Petr Pravec z ASU byli u toho.
Černé díry představují příležitost, jak zkoumat fyziku v extrémně silném gravitačním poli. Hmota nabalující se na černé díry se před svým dopadem zahřívá na velmi vysoké teploty a vyzařuje intenzivní rentgenové záření. Kosmické sondy schopné zaznamenat takové záření objevily vloni v srpnu nový objekt s názvem Swift J1727.8-1613. Jen několik málo dnů od objevu se tento objekt zjasnil natolik, že se stal nejjasnějším pozorovaným zdrojem rentgenového záření a potvrdilo se, že se jedná o černou díru pohlcující hmotu z blízké hvězdy.
Astronomové pozorovali pomocí observatoře Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) nacházející se v USA a detektoru Virgo postaveného v Itálii, signál gravitačních vln ze dvou kompaktních binárních objektů, představujících dvojici černé díry s neutronovou hvězdou. Obě události se vyskytly přinejmenším 900 miliónů světelných roků daleko; v obou případech byla neutronová hvězda pravděpodobně zcela pohlcena jejím partnerem – černou dírou.
Když 30. října 2022 nad Baltským mořem a jižní Skandinávií prozářil oblohu jasný bolid, neunikl pozornosti hned několika automatických kamer, včetně jedné z České republiky. Tento bolid však během několika sekund následovalo hned jednadvacet dalších slabších meteorů s podobným radiantem. Zjevně šlo o klastr meteorů, tedy geneticky spojených těles, která se od sebe oddělila krátce před vstupem do zemské atmosféry.
Astrofyzikální PRogresy z Opavy: V rámci svého studia na Fyzikálním ústavu v Opavě se studentka navazujícího doktorandského studia fyziky, Antonina Zinhailo, zaměřila na studium černých děr, ale z hlediska fyziky trošku jinak. Zabývá se jimi totiž v tzv. alternativních teoriích gravitace. Co to přesně znamená, se dozvíte v článku.
Astronomové využívající dvojici amerických detektorů gravitačních vln LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) umístěných v Livingstonu (stát Luisiana) a v Hanfordu (stát Washington), a také italský detektor Virgo poblíž města Pisa, detekovali gravitační vlny generované při splynutí nejhmotnější doposud pozorované dvojice černých děr. Dvě rotující černé díry splynuly, když vesmír byl starý pouhých 7 miliard roků, což je zhruba polovina jeho současného věku. Při srážce vytvořily černou díru o hmotnosti 142× větší, než je hmotnost Slunce – tzv. černou díru střední velikosti.
Mezi hvězdami je hned několik typů, které zcela přirozeně představují nádech exotiky. Mezi ně patří zcela bez pochyb i Wolfovy-Rayetovy hvězdy, vyvinuté hmotné hvězdy, které přišly o své vodíkové obálky. Jenže není všechno zlato, co se třpytí, a Olga Maryeva ze Stelárního oddělení ASU společně se svými kolegy ukazuje, že mnohem tuctovější hvězdy se mohou za Wolfovy-Rayetovy maskovat. A některé velmi úspěšně.
Rentgenový vesmírný teleskop Chandra sledoval dva páry supermasivních černých děr v trpasličích galaxiích. V obou případech přitom tyto trpasličí galaxie směřují ke vzájemné srážce. Je to úplně poprvé, kdy se astronomům podařilo takovýto jev zachytit. Jeho pozorování přinese důležité informace o formování černých děr v raném vesmíru.
Arzenálu teleskopů ESO v Chile se podařilo detekovat první optický protějšek zdroje gravitačních vln. Pozorování, která vejdou do historie, navíc naznačují, že tento unikátní objekt je výsledkem splynutí dvojice neutronových hvězd a jedná se o dlouho hledaný jev známý jako kilonova. Následkem tohoto typu kataklyzmatického spojení jsou do okolního kosmického prostoru rozptýleny těžké chemické prvky jako zlato nebo platina. Objev, který byl zveřejněn v řadě článků v prestižním vědeckém žurnálu Nature a dalších časopisech, rovněž poskytuje dosud nejsilnější důkazy, že krátké záblesky záření gama způsobuje právě spojení dvou neutronových hvězd.
Pozorování slunečních skvrn s vysokým rozlišením odhalují přítomnost velmi jemných struktur, z nichž některé se nacházejí na samotné hranici pozorovatelnosti. Již delší dobu je známa přítomnost tzv. penumbrálních zrn, jasných struktur v penumbře skvrn, jejichž zdánlivý pohyb není stále uspokojivě vysvětlen. Michal Sobotka ze Slunečního oddělení ASU vedl studii, která statisticky ověřovala hypotézu tento zdánlivý pohyb vysvětlující.
Astrofyzikální proGResy z Opavy: Srdečně vás zveme na přednášku „M87* a Sgr A*: Jak vyfotit černou díru?“ Přednášející prof. Dr. Luciano Rezzolla je vedoucí oddělení teoretické (relativistické) astrofyziky na Ústavu teoretické fyziky Univerzity Johanna Wolfganga Goetheho ve Frankfurtu a dle ředitele Fyzikálního ústavu v Opavě prof. Zděňka Stuchlíka také možný budoucí laureát Nobelovy ceny za fyziku. Přednáška proběhne v pondělí 12. prosince 2022 od 17 hodin v UniSpace Hall (Aule) v budově Rektorátu Slezské Univerzity v Opavě, Na Rybníčku 626/1.
Ve čtvrtém pokračování za výsledky mezinárodní konference EWASS v Praze se ohlížíme za dvěma důležitými způsoby výzkumu vesmíru. Jedním z nich je detekce částic s takovými energiemi, jaké na Zemi ani nedokážeme simulovat v urychlovačích, a druhým detekce gravitačních vln. Vysokoenergetické částice produkují při letu atmosférou záblesky tzv. Čerenkovova záření. Pokud se na něj zaměříme soustavou různých dalekohledů, můžeme se dozvědět něco o částicích s velmi vysokou energií, které toto záření způsobily, i něco o objektech, z kterých pochází. Zcela nový způsob pozorování vesmírných objektů nám začínají poskytovat detektory gravitačních vln. Jaký je současný stav, přiblíží druhá část článku.
Analýza polarizace rentgenového záření je užitečným nástrojem, jak upřesnit některé fundamentální parametry extrémních astrofyzikálních objektů, jako např. černých děr obklopených akrečními disky. Toto diagnostické okno se otevřelo teprve nedávno a odborníci tak v současnosti sbírají cenné zkušenosti. Historicky první využití rentgenové polarizace ke změření rotace černé díry prezentovali i odborníci z ASU v mezinárodní spolupráci v nedávno publikovaném článku v časopise Astrophysical Journal.
Skupina astrofyziků z Itálie a Velké Británie vypočítala, že v pozorovatelném vesmíru, což je koule zhruba o průměru 90 miliard světelných roků, existuje přinejmenším 40 triliónů hvězdných černých děr. Vznik a vývoj černých děr ve vesmíru je jedním z hlavních problémů, kterými se musí zabývat moderní výzkum v oblasti astrofyziky a kosmologie.
Pomocí zařízení LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) se uskutečnila již třetí detekce gravitačních vln – zčeření časoprostoru, což názorně dokazuje, že bylo definitivně otevřeno nové okno pro astronomická pozorování. Jak se stalo i v případě prvních dvou detekcí, gravitační vlny byly detekovány v důsledku splynutí dvou černých děr za vytvoření černé díry větší velikosti. Část hmoty se přitom přeměnila na gravitační vlny.
