Související stránky k článku Astronomové detekovali gravitační vlny ze splynutí černé díry a neutronové hvězdy
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.
Astronomové vůbec poprvé detekovali černé díry pohlcující neutronové hvězdy, podobně jako „Pac Man“ ve známé počítačové hře, a dokumentovali tak kolizi dvou nejextrémnějších a nevyzpytatelnějších objektů ve vesmíru. Detektory gravitačních vln Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) na území USA a Virgo v Itálii zachytily gravitační vlny umírající, po spirále se pohybující a nakonec kolidující neutronové hvězdy s černou dírou, a to hned ve dvou případech. Výsledky byly publikovány nedávno v Astrophysical Journal Letters.
Mezinárodní skupina astronomů včetně pracovníků Australian National University (ANU) informovala, že se jim podařilo vůbec poprvé detekovat černou díru polykající neutronovou hvězdu. Neutronové hvězdy a černé díry jsou mimořádně husté pozůstatky zaniklých hmotných hvězd. Dne 14. 8. 2019 detektory gravitačních vln na území USA a Itálie zaregistrovaly změny prostoročasu jako důsledek kataklyzmatické události, ke které došlo ve vzdálenosti zhruba 870 miliónů světelných roků od Země.
Astrofyzikální proGResy z Opavy: O tom, že polární záře mohou vznikat hned na několika planetách ve Sluneční soustavě i jinde ve vesmíru, vědci už několik desítek let vědí. Nová studie opavských fyziků však ukazuje, že polární záře mohou vznikat i nad pozůstatky hmotných hvězd, nad tzv. neutronovými hvězdami. Zároveň tak potvrzují dřívější pozorování, která učinila NASA pomocí rentgenové observatoře Chandra.
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.
Fotografii supermasivní černé díry Sagittarius A*, která se nachází v „srdci“ Mléčné dráhy zhruba 27 000 světelných let od Země, viděl snad každý. Úchvatný snímek publikovaný v květnu roku 2022 byl pořízen mezinárodním projektem Event Horizon Telescope (EHT) pomocí obrovské virtuální antény složené z několika radioteleskopů, jako například ALMA a APEX, rozmístěných po celé Zemi. Nyní jsme se dočkali další fotografie veledíry Sagittarius A*, tentokrát ale v polarizovaném světle, díky kterému máme možnost nahlédnout na spirálovité struktury silných magnetických polí v blízkosti tohoto hmotného kolosu. Ty se překvapivě podobají polím u supermasivní černé díry M87* a mimo jiné naznačují existenci skrytého výtrysku materiálu.
Opavští fyzikové se kromě černých a červích děr věnují výzkumu i dalších mimořádně kompaktních objektů ve vesmíru. Jedním z nich jsou neutronové hvězdy – mimořádně husté pozůstatky po vzplanutích supernov, které jsou tvořeny velmi hustou látkou složenou převážně z neutronů. V nedávné vědecké práci se zaměřili na poměrně nově zkoumanou vlastnost – míru kompaktnosti blízko jejího povrchu, kterou obrazně nazvali pracovně „obezitou“. Navazují tak na výzkum legendárního astrofyzika Kipa Thorna, který se proslavil mj. tím, že se podílel na scénáři filmu Interstellar z roku 2014.
Astrofyzikální proGResy z Opavy
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.
Nová analýza odhaluje menší černou díru, která opakovaně proráží plynný disk větší černé díry v centru vzdálené galaxie. Zdá se tak, že v srdci vzdálené galaxie dostala supermasivní černá díra škytavku.
Tisková zpráva Astronomického ústavu AV ČR, Masarykovy univerzity a Matematicko fyzikální fakulty Univerzity Karlovy.
Neutronové hvězdy působí díky své kompaktnosti obrovskou gravitační silou, která je asi miliardkrát silnější než gravitace Země. Gravitace stlačuje každý prvek na povrchu hvězdy do miniaturních rozměrů a znamená to, že hvězdný pozůstatek je téměř dokonalá koule. I když jsou miliardkrát menší než na Zemi, tyto deformace se přesto nazývají "pohoří". Dřívější studie naznačily, že tyto "hory" mohou být velké až několik centimetrů. Tyto výpočty předpokládaly, že neutronová hvězda je napjatá takovým způsobem, že kůra je v každém bodě blízko porušení. Nový model však naznačuje, že takové podmínky nejsou fyzikálně reálné.
Před několika lety se otevřelo zcela nové pozorovací okno do vesmíru. Byly poprvé spolehlivě detekovány gravitační vlny. Od té doby počet pozitivních detekcí neustále roste. Odborníci z Oddělení galaxií a planetárních systémů ASU se zabývali možností detekce gravitačních vln z jiných typů zdrojů, než které jsou v popředí tohoto oboru dnes.
Vědci objevili dosud nejstarší černou díru, která vznikla necelé půl miliardy let po velkém třesku. Nachází se v raném stádiu svého růstu, které dosud nebylo pozorováno. Zveřejněné výsledky potvrzují dosavadní teorie, podle nichž supermasivní černé díry existovaly již na úsvitu vesmíru. Na pozorování se v uplynulém roce podílely vesmírný teleskop Jamese Webba a rentgenová observatoř Chandra.
Dva týmy astronomů získaly přesvědčivé argumenty k vysvětlení 33 roků staré záhady obestírající supernovu 1987A ve Velkém Magellanově oblaku. Na základě pozorování prostřednictvím soustavy radioteleskopů ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) a následných teoretických studií vědci získali nový pohled a argumenty, že se hluboko uvnitř pozůstatků explodované hvězdy ukrývá neutronová hvězda. Jednalo by se tak ve skutečnosti o doposud nejmladší známou neutronovou hvězdu.
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.
Astrofyzikální PRogresy z Opavy: Studentka Teoretické fyziky na Fyzikálním ústavu SU v Opavě Zuzana Turoňová se ve své doktorandské práci zaměřila na výzkum specifických vlastností rentgenových binárních systémů, ve kterých jednou ze složek je černá díra. Tento zajímavý výzkum, jehož cílem je porozumění vzniku a vývoji těchto binárních systémů, v budoucnu přispěje k popisu chování látky v okolí černých děr a pomůže tak lépe identifikovat i dále zkoumat například prstence hmoty v okolí černých děr, jejichž snímky nám v minulých letech přinesl projekt Event Horizon Telescope. Svému výzkumu se přitom Zuzana Turoňová věnuje ve spolupráci s vědci na proslulé vědecké základně Los Alamos ve Spojených státech, v jejíž blízkosti proběhl 16. července 1945 pod vedením Roberta Oppenheimera první test atomové bomby.
Představte si objekt tak bizarní, že rotuje rychleji než kuchyňský mixér, hmota v něm je tak hustá, že její množství o velikosti zrnka písku by vážilo tisíce tun a magnetické pole je tak silné, že neznáme ve vesmíru nic, co by mu konkurovalo. To je magnetar. Speciální případ neutronové hvězdy. A vědci možná nyní objevili jeden právě zrozený.
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.
Astrofyzikální proGResy z Opavy: Opavští fyzikové ve spolupráci se zahraničními vědci studují doposud nevysvětlené vlastnosti proměnného rentgenového záření pocházejícího z blízkosti superhmotných černých děr. Závěry nového výzkumu vědce vedou mimo jiné také k zajímavým informacím o rozložení a interakci doposud málo probádané skryté hmoty ve vesmíru. Jedním z důsledků výzkumu je možná existence dvou oddělných disků kolem superhmotných černých děr, což by obrazně mohlo připomínat rozložení prstenců u velkých planet Sluneční soustavy.
Velmi hmotné neutronové hvězdy mohou mít rozměrné jádro tvořené hmotou složenou z kvarků. Vyplývá to ze studie publikované v časopise Nature Physics. Neutronové hvězdy, jejichž vznik je výsledkem exploze supernovy, jsou nejmenší a nejhustější hvězdy ve vesmíru. Zatímco tyto objekty mají typický průměr kolem 20 kilometrů, jejich průměrná hmotnost kolísá mezi 1,4 a 2,2 hmotnostmi Slunce.
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.
