Astronomové pátrají po vyhozených supermasivních černých dírách

Dosavadní teoretické předpoklady naznačovaly, že když se srazí dvě galaxie, jejich centrální černé díry se dostanou do středu nově vzniklé galaxie, začnou navzájem obíhat kolem sebe a přitom zvolna vyzařují gravitační energii, čímž se k sobě pomalu přibližují. Nakonec se dostanou tak blízko k sobě, že dojde k jejich vzájemné srážce (spojení) a k vytvoření obří černé díry. Astronomové zjistili, že když černé díry rotují v okamžiku srážky přesně určeným směrem, pak výsledná černá díra dostane obrovský „kopanec“ a doslova „vystřelí“ pryč z místa činu.

„Gravitační energie uniká jedním směrem, zatímco černá díra se pohybuje směrem opačným. Je to podobný případ, jako když se letící raketa pohybuje opačným směrem, než unikají spaliny z trysky raketového motoru,“ vysvětluje Erin Bonning.

Bonning, Shields a Salviander chtějí pátrat po těchto prchajících černých dírách v kvasarech – v aktivních galaxiích, v nichž černou díru obklopuje zářící disk horkého plynu. Materiál disku v blízkosti černé díry je zahříván v důsledku velmi vysoké rychlosti oběhu, což vede k uvolnění velkého množství záření – prozrazujícího tak přítomnost nenasytného monstra pohlcujícího vše, co se odváží přiblížit příliš blízko.

Ve veřejně přístupných datech z digitální přehlídky oblohy SDSS (Sloan Digital Sky Survey) pátrali astronomové po kvasarech, jež by poskytly nějaký důkaz mimořádně silného „kopance“ (zdroje energie), který by vyhodil černou díru z centra galaxie. Prostudovali spektra přibližně 2600 kvasarů. Jestliže by mezi nimi byla černá díra s akrečním diskem, unikající z galaxie, dokázali by ji zřejmě odhalit.

„Je mezi nimi několik kvasarů, jejichž spektra zvyšují naše podezření,“ říká Shields, ačkoliv zatím nic neukazuje na definitivní důkaz existence vymrštěného kvasaru. Bylo by zajímavé prozkoumat tyto „nejnadějnější případy“ a vyfotografovat je pomocí Hubblova kosmického dalekohledu HST. To abychom zjistili, zda byl tento kvasar vyhozen z mateřské galaxie či nikoliv. Jejich závěry, které byly předloženy časopisu Astrophysical Journal Letters k publikování, jsou závažná pozorovací data pro vědce, kteří se věnují počítačovým simulacím setkání černých děr, protože intenzita impulsu velmi závisí na rotaci obou černých děr.

„Abychom mohli spatřit tento urychlovací efekt, vyžaduje to zvláštní seřazení srážejících se galaxií. Jedná se však o statisticky velmi vzácný úkaz. Méně než jedna desetina kvasarů by mohla být urychlena přinejmenším na rychlost 1000 km/s. A jestliže ke splynutí galaxií nedojde v době, kdy se černá díra projevuje jako kvasar, nemůžeme jev pozorovat.“ Maximální možné urychlení je podle astronomů 2500 km/s, což by mohlo nastat pouze v případě, že obě původní černé díry mají srovnatelnou hmotnost.

Astronomové vypočítali, že splynutím vzniklá černá díra, vyhozená z nově vytvořené galaxie, si může nést sebou velkou část původního akrečního disku. „To by umožňovalo černé díře nadále zářit i při jejím putování ze středu galaxie mezigalaktickým prostorem,“ dodává Shields.

Černá díra by vlekla s sebou vnitřní část svého akrečního disku velmi pevně. Avšak vnější části disku by ji také následovaly. Tyto „balíky“ materiálu jsou jakýmsi jevištěm pro nádhernou srážku v budoucnosti, jakmile okrajové části původního disku nakonec dohoní, případně se srazí s vnitřní částí disku (viz připojený obrázek). V důsledku této kolize dojde k produkci rentgenového záření o vysokých energiích.

„Mluvíme zde o materiálu, jehož hmotnost dosahuje několika miliónů hmotností Slunce, který naráží do akrečního disku,“ říká Shields. „Vzniká zde rázová vlna a materiál disku se zahřívá na teplotu několika miliónů stupňů, přičemž vzniká rentgenové záření. Může se jednat o velice dramatickou, ale relativně krátkodobou záležitost. Srážející se hmoty mohou produkovat intenzivnější záření než světlo samotného kvasaru – jednalo by se o nejsvítivější úkazy ve vesmíru v oboru rentgenového záření.“ Na potvrzení této teorie si zatím musíme počkat.

Credit: Tim Jones/McDonald Observatory.

Zdroj: mcdonaldobservatory
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí