Extrémně rychle rotující černé díry

Tým vědců srovnával nejnovější teorie vzniku a fungování výtrysků (jetů) vytvořených rotující superhmotnou černou dírou s daty, které pořídila rentgenová observatoř Chandra. V devíti pozorovaných případech se ukázalo, že obří galaxie s velkými poruchami v obklopujícím horkém plynu, mají v centrální oblasti extrémně rychle rotující černé díry.

„Myslíme si, že tyto obrovské černé díry rotují maximální možnou rychlostí blízkou hodnotě, kterou stanovuje Einsteinova teorie relativity. Znamená to, že materiál kolem nich se pohybuje rychlostí blížící se rychlosti světla,“ řekl Rodrigo Nemmen (Pennsylvania State University), vedoucí výzkumu. Výsledky presentoval 10. ledna v Austinu na 211. konferenci AAS (American Astronomical Society meeting in Austin, Texas, 7. – 11. ledna 2008).

„Podmínky kolem nehybných černé děr jsou extrémní, ale kolem rychle rotujících musí být ještě horší,“ dodal Nemmen.

Výsledky výzkumu potvrzují předchozí nepřímé důkazy, které rovněž naznačují, že některé černé díry rotují velmi rychle. Podle Einsteinovy teorie rychle rotující černá díra způsobí, že se „roztočí“ samotný vesmír. Tento efekt je spojený s prouděním plynu, který po spirále „teče“ směrem k černé díře a vytvoří akreční disk. Magnetické pole extrémně rychle rotující černé díry se „vytáhne“ ven, vytvoří „vertikální věže“, které část přitékajícího galaktického plynu začnou „odnášet“ pryč do velkých vzdáleností od černé díry – vzniknou tzv. energetické, vysokorychlostní výtrysky (jety), které sahají do vzdálenosti až několik miliónů světelných let.

Počítačové simulace dalších autorů ukazují, že černé díry mohou získat rychlou rotaci i při splynutí galaxií nebo během narůstání z okolního plynu.

„Extrémně rychlá rotace by se u velkých černých děr mohla vyskytovat běžně,“ řekl spoluautor Richard Bower (Durham University, Velká Británie). „Pomohlo by to vysvětlit původ těchto neuvěřitelných jetů, které se táhnou napříč vesmírem do enormně velkých vzdáleností.“

Jeden velmi důležitý efekt to má pro vývoj galaxií – mohutné výtrysky černých děr v centrech galaxií mohou přenášet obrovské množství energie a tím zahřívat plyn ve svém okolí. Toto teplo pak zabraňuje ochlazování galaktického plynu, to ovlivňuje rychlost formování nových hvězd, čímž je dána i velikost centrální části galaxie. Pochopení detailů této uzavřené smyčky regulující vztah mezi supermasivními černými dírami a vznikem nejhmotnějších galaxií zůstává důležitým úkolem pro astrofyziky.

Kombinovaný obrázek: vlevo 4 z 9 zkoumaných galaxií (Chandra), vpravo ilustrace jetu u extrémně rychle rotující černé díry. Kredit: NASA/CXC/UFRGS/R.Nemmen et al.; Illustration: NASA/CXC/M.Weiss
Další obrázky: http://chandra.harvard.edu/photo/2008/bh_spin/more.html

Zdroj: http://chandra.harvard.edu