Úvodní strana  >  Články  >  Vzdálený vesmír  >  Rozhovor: Vladimír Karas – Otáčení černých děr

Rozhovor: Vladimír Karas – Otáčení černých děr

Černá díra Autor: HST
Černá díra
Autor: HST
Černé díry mají stále punc skoro mystických objektů. Ale je třeba říct, že naše znalosti, co to černé díry jsou, jak se chovají sami nebo hmota v jejich okolí, to všechno je předmětem intenzivního výzkumu, který přináší své výsledky. Na černé díry a především na jejich rotaci se zaměřuje Doc. Vladimír Karas, ředitel Astronomického ústavu AV ČR.

Jaká je dnes představa o černých děrách?
Na černé díry se můžeme dívat ze dvou pohledů. Z jedné strany jsou to matematické objekty, které byly předpovězeny Einsteinovou teorií gravitace. Tato předpověď vznikla krátce po zformulování Einsteinovy teorie, ale určité modely byly známy už před tím. V té době, na počátku a v polovině minulého století, to byly čistě hypotetické, tak říkajíc matematické konstrukce. Myslím, že málo fyziků předpokládalo, že by vůbec mohly ve vesmíru takovéto objekty skutečně existovat. Bylo to tedy do jisté míry značné překvapení, když se existence černých děr potvrdila ve druhé polovině 20. století. Dnes víme, že se jedná o tělesa s extrémně silnou gravitací. Ta je tak silná, že z tohoto objektu nemůže uniknout ke vzdálenému pozorovateli dokonce ani světlo, které se pohybuje maximální povolenou rychlostí ve vesmíru. Vše je tak říkajíc přitaženo zpět a tudíž tyto objekty nemůžeme přímo pomocí nějakého záření pozorovat. Můžeme pouze pozorovat jejich gravitační vliv na jejich blízké zářící objekty.

Vy se zabýváte rotací černých děr. Proč je důležité vědět, jak se otáčejí?
Rotace je fyzikální charakteristika, kterou můžeme spojit s mnoha objekty. Země rotuje, planety i hvězdy se otáčejí. V tomto směru by se mohlo zdát, že to není příliš zajímavé. Ta zajímavost plyne z té matematické podstaty černých děr. V jistém smyslu jsou to objekty neobyčejně jednoduché. Na jednu stranu se nám zdá, že je to nesmírně komplikovaná záležitost vyplývající z matematicky složité Einsteinovy teorie, ale na druhou stranu jsou vlastně matematicky jednodušší, než právě třeba planety nebo hvězdy. Ta jednoduchost černých děr spočívá v tom, že je lze popsat pomocí pouze tří charakteristik a těmi jsou hmotnost, rotace a elektrický náboj. To je samozřejmě nesmírné zjednodušení popisu ve srovnání třeba se zmíněnými planetami, u kterých záleží na detailním tvaru nebo chemickém složení. Planety mají nekonečné množství stupňů volnosti, které musíme znát, abychom je dokonale popsali, zatímco u černých děr stačí ta zmíněná tři čísla. Hmotnost měříme podobným způsobem jako hmotnosti planet a hvězd, čili tato technika je dobře zvládnutá už z dřívější doby. Elektrický náboj u astronomických objektů není až tak důležitý, u kosmických těles je v podstatě nulový nebo velice zanedbatelný. Proto nám zbývá ta rotace jako charakteristika, kterou dosud úplně dobře neznáme a chceme ji k úplnému popisu kosmických černých děr zjistit a změřit.

U kolika černých děr je rotace známa? A existují nějaké limity - třeba černé díry, které se prakticky neotáčí?
Kosmických černých děr známe řádově několik desítek kandidátů s větší nebo menší jistotou. Ta nejistota pochází z toho, že černé díry nezáří a není tedy snadné je zjišťovat a u některých objektů máme jen nepřímé indikace, že se o černé díry jedná. Z matematické teorie plyne ještě jedna zajímavá vlastnost, že černé díry se nemohou otáčet libovolně rychle. Je to trochu podobné jako u planet nebo hvězd. Pokud by se točily příliš rychle, tak by se rozpadly – prostě existuje horní limit pro maximální rotační rychlost, kterou mohou získat. Zdá se, že velká část známých černých děr se otáčí poměrně rychle. Nejsou v klidu, naopak jejich rychlost se blíží maximální rotační rychlosti. Zřejmě je to způsobeno tím, že ze svého okolí pohlcují plyn, který nejprve kolem černé díry krouží, než je přitažen a vcucnut do ní. A právě tím, jak obíhá, dodává černé díře energii, roztáčí ji a proto má řada černých děr velkou rotační rychlost.

Jak se dá změřit rychlost otáčení u objektu, který nevidíme?
To je samozřejmě složitá věc a složitá otázka. Astronomie samozřejmě veškeré informace o vesmíru získává pomocí světla, pomocí záření. Takže jestliže černé díry nezáří, tak jediný způsob, jak zjišťovat informace o černých dírách, je pomocí záření blízkých objektů. Jestliže nějaká hvězda, nebo zářící plyn obíhá v blízkosti kolem černé díry, tak můžeme pozorovat tu hvězdu, spektrální čáry takového zářícího tělesa. Na rotaci černé díry tudíž usuzujeme ze záření blízkých objektů, ne přímo černé díry. Můžeme zjistit, jak rychle plyn obíhá a protože právě v Einsteinově teorii relativity vliv gravitačního pole záření je poměrně specifický, tak ze spektrálních charakteristik a ze světelných křivek můžeme právě vydedukovat, jak rychle se ta nezářící černá díra otáčí.

Na otázky Petra Sobotky odpovídal Doc. RNDr. Vladimír Karas, CSc., ředitel Astronomického ústavu AV ČR. Rozhovor vysílal Český rozhlas Leonardo v pořadu Nebeský cestopis 29. 12. 2012 (mp3 pořadu)




O autorovi

Petr Sobotka

Petr Sobotka

Petr Sobotka je od r. 2014 autorem Meteoru - vědecko-populárního pořadu Českého rozhlasu. 10 let byl zaměstnancem Astronomického ústavu AV ČR v Ondřejově. Je tajemníkem České astronomické společnosti. Je nositelem Kvízovy ceny za popularizaci astronomie 2012. Členem ČAS je od roku 1995.

Štítky: Černá díra


39. vesmírný týden 2018

39. vesmírný týden 2018

Přehled událostí na obloze od 24. 9. do 30. 9. 2018. Měsíc bude v úplňku. Venuše je nejlépe viditelná ve dne, Jupiter jen večer velmi nízko na jihozápadě. Mars a Saturn jsou nízko v okolí jižního obzoru. Pohlédnout můžeme k dvojici hvězd v souhvězdí Kozoroha, které však nejsou fyzickou dvojhvězdou. Před 10 roky provedl první výstup do kosmu čínský kosmonaut z lodi Šen-čou 7 a SpaceX provedla první úspěšný start rakety Falcon 1. Před 70 lety se narodil československý kosmonaut Vladimír Remek.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Radiant

Titul Česká astrofotografie měsíce za srpen 2018 obdržel snímek „Radiant“, jehož autorem je Lukáš Veselý   Kdo by je neznal … srpnové padající hvězdy jsou velmi populární i mezi neastronomy. Ostatně, s téměř železnou pravidelností se opakují rok co rok za příjemných prázdninových

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Mars

Mars

Další informace »