„Slavná“ černá díra opět ve středu pozornosti

Astronomové použili kosmický teleskop Chandra, který opakovaně zaměřili právě na supermasivní černou díru v M87. Spatřili velmi zajímavé divadlo, při kterém černá díra urychlovala částice na rychlost větší než 99 % rychlosti světla. Černá díra v galaxii Messier 87 (zkráceně M87) má hmotnost 6,5 miliard Sluncí a našli bychom ji v souhvězdí Panny zhruba 55 milionů světelných let od Země. Tato černá díra dostala označení M87* a nyní má již havajské jméno Powehi.

Už dlouhé roky astronomové sledovali záření z výtrysků vysokoenergetických částic, které urychlila černá díra. Vědci studovali tyto výtrysky ve všech částech elektromagnetického spektra – od radiových vln přes viditelné světlo až k rentgenovému záření. Nyní díky pozorováním kosmickou observatoří Chandra mohli výzkumníci spatřit části výtrysku, které se pohybují téměř rychlostí světla.

„Je to vůbec poprvé, kdy se podařilo zaznamenat tak extrémní rychlost pomocí rentgenových dat,“ popisuje Ralph Kraft z Center of Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) v Cambridge, který představil objev na zasedání Americké astronomické společnosti v Honolulu a dodal: „Pro tato měření potřebujeme ostrý rentgenový zrak teleskopu Chandra.“ Když se hmota dostane dost blízko k černé díře, vstoupí do rotujícího útvaru, který se označuje jako akreční disk. Část materiálu z vnitřních částí akrečního disku skončí v černé díře, ale část z něj může být naopak vyvržena pryč ve formě přímého svazku – výtrysku – materiálu, který se šíří podél siločar magnetického pole. Jelikož jsou procesy pádu hmoty do černé díry nepravidelné, mají výtrysky podobu jakýchsi izolovaných svazků, které mohou být sledovány různými teleskopy.

Pro aktuální objev použili vědci pozorování z let 2012 a 2017, aby sledovali pohyb dvou rentgenových uzlů obsažených ve výtrysku vzdálených zhruba 900 a 2500 světelných let od černé díry. Rentgenová data byla zprvu matoucí – svazek blíže k černé díře se měl podle údajů pohybovat 6,3× rychleji než je rychlost světla a a druhý pak měl být 2,4× rychlejší než světlo. „Jedním z neprolomitelných fyzikálních zákonů je, že se nic nemůže pohybovat rychleji než světlo,“ sděluje známou pravdu Brad Snios, spoluautor studie také ze CfA a dodává: „Neprolomili jsme zákony fyziky. Pouze jsme objevili příklad úžasného fenoménu, kterému se říká nadsvětlená rychlost (superluminal motion)“.

Nadsvětelnou rychlost zde pozorujeme proto, že objekt se pohybuje rychlostí velmi blízkou rychlosti světla ve směru, který je blízký úhlu našeho pohledu. Výtrysk cestuje prostorem skoro tak rychle, jak je světlo vyzařováno, což vytváří iluzi, že pohyb výtrysku je mnohem prudší, než je rychlost světla. V případě M87* míří výtrysk téměř naším směrem, což vysvětluje na první pohled nelogické údaje o změřené rychlosti.

Astronomové už dříve pozorovali takový pohyb u M87* v radiových vlnách a viditelné části spektra, ale tato pozorování nebyla schopna definitivně potvrdit, že se hmota výtrysků pohybuje rychlostí velmi blízkou rychlosti světla. Nebylo jisté, zda pohybující se struktury nejsou jen rázovou vlnou, tedy jakousi obdobou sonického třesku u nadzvukového letadla.

Nejnovější výsledky ukazují, že rentgenové paprsky se umí chovat jako přesné měřidlo kosmických rychlostí. Tým vědců pozoroval útvar pohybující se již výše vysvětlenou zdánlivou rychlostí 6,3 násobku rychlosti světla mezi roky 2012 a 2017 ztratil 70 % jasu. Tento útlum byl pravděpodobně způsoben tím, jak částice ztrácely energii vyzařováním, které bylo vynuceno jejich spirálovým pohybem kolem siločar magnetického pole. Aby bylo něco takového možné, musíte v obou případech sledovat rentgenové paprsky z té samé částice a nikoliv pohybující se vlnu.

„Naše pozorování dává zatím nejsilnější důkaz o tom, že částice ve výtrysku z M87* skutečně cestují rychlostí blízkou absolutnímu kosmickému limitu,“ doplňuje Snios. Aby toho nebylo málo, tak pozorování z kosmické observatoře Chandra jsou skvělým doplňkem údajů z již zmíněného pozorování pole radioteleskopů EHT. Velikost prstence kolem černé díry, který spatřil EHT a jehož fotka pak oběhla internet, je zhruba stomilionkrát menší, než výtrysk pozorovaný teleskopem Chandra.

A je tu ještě jeden rozdíl – EHT pozoroval M87* během šesti dní v dubnu 2017, čímž vytvořil aktuální snímek černé díry. Teleskop Chandra pozoroval vyvržený materiál, který byl na svou mimořádnou cestu vypuzen z černé díry před stovkami, možná tisícovkami let. „Řekl bych, že EHT nám poskytl detailní pohled na raketomet,“ dává neobvyklé přirovnání Paul Nulsen, další spoluautor studie, aby vzápětí vše vysvětlil: „No a teleskop Chandra nám zase ukázal, jak ta vypálená raketa letí.“

Převzato z Kosmonautix.cz.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] NASA
[2] Kosmonautix.cz