Související stránky k článku Astronomové detekovali gravitační vlny ze splynutí černé díry a neutronové hvězdy
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.
Astronomové z West Virginia University pomohli objevit doposud nejhmotnější neutronovou hvězdu, což je zásadní objev odhalený prostřednictvím radioteleskopu Green Bank Telescope v Pocahontas County. Neutronová hvězda s označením J0740+6620 je rychle rotující pulsar, u nějž je do malého objemu o průměru zhruba 24 km namačkána látka odpovídající 2,14 hmotností Slunce. Tato hodnota se přibližuje limitům, jak hmotný a kompaktní ještě může být osamělý objekt, který se nesmrští v černou díru.
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.
Fotografii mlhavé oranžové americké koblihy, respektive supermasivní černé díry v centru eliptické galaxie M87 v souhvězdí Panny (Virgo), zná téměř celý svět. Globální projekt Event Horizon Telescope (EHT) založený na mezinárodní spolupráci ji zveřejnil již před čtyřmi lety v roce 2019. Nedávno však astronomové odhalili nový pohled vytvořený neuronovou sítí na základě dat z EHT.
V srpnu 2017 zaznamenaly detektory gravitačních vln LIGO úkaz, který, jak se předpokládalo, byl splynutím dvou neutronových hvězd. Jev GW170817, tzv. kilonova, se stal prvním astronomickým objektem, pozorovaným zároveň v oboru gravitačních vln a elektromagnetického záření. Podle studie uveřejněné v září 2018 vedla kombinovaná rádiová pozorování využívající teleskopy Very Long Baseline Array (NSF), Karl G. Jansky Very Large Array a Robert C. Byrd Green Bank Telescope k odhalení výtrysku částic o vysoké rychlosti, které unikaly do mezihvězdného prostoru po splynutí dvou neutronových hvězd v galaxii NGC 4993, což je čočková galaxie nacházející se ve vzdálenosti zhruba 130 miliónů světelných roků.
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.
Astrofyzikální proGResy z Opavy: V roce 2035 by měl být vypuštěn kosmický dalekohled ATHENA (Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics), jehož čtyřletá mise se zaměří na výzkum vesmíru zejména v rentgenové oblasti elektromagnetického záření. Bude tedy zkoumat i překotné jevy v okolí masivních černých děr, jimiž se na teoretické bázi zabývají i vědci z Fyzikálního ústavu v Opavě. Jednou z věcí, které by mohla družice detegovat, je také záření pocházející z disků látky interagující s hmotnými černými dírami. Výsledky vědeckého výzkumu poslouží jak k lepšímu pochopení černých děr samotných, tak i k předpovědím případného úniku nebezpečného záření z jejich okolí směrem k Zemi.
Nové snímky získané dalekohledem ESO/VLT v Chile a dalšími teleskopy odhalují bohatou oblast plnou hvězd a zářících plynných oblaků, která se nachází v Malém Magellanově oblaku – jedné z nejbližších sousedních galaxií. Mezi filamenty plynu, které jsou pozůstatkem 2 000 let staré supernovy, se astronomům podařilo identifikovat obtížně zachytitelný hvězdný objekt. Přístroj MUSE byl použit ke zjištění jeho polohy a starší pozorování pořízená kosmickou observatoří Chandra následně potvrdila, že se jedná o osamocenou neutronovou hvězdu.
Za jeden z největších astronomických objevů současnosti je nepochybně považováno pozorování gama záblesku, který se stal též intenzivním zdrojem gravitačních vln, jež byl pozorován 17. srpna 2017. Vědci jsou si jisti, že tento jev byl výsledkem srážky neutronových hvězd. Ivana Ebrová a Michal Bílek a jejich spolupracovníci studovali možný vývoj galaxie NGC 4993, v níž se zmíněné spektakulární divadlo odehrálo.
Astronomové mají díky kosmickým observatořím vynikající přehled o velice zajímavých dějích v okolí černých děr. Jedním z nich je i koróna v jejich okolí, která se dokáže poměrně rychle objevit a zase zmizet. Za tímto jevem stojí například příliš blízký průlet hvězdy kolem černé díry. Ta hvězdu slapovými silami roztrhá a padající hmota je zčásti vypuzena a vytvoří se zmiňovaná koróna. Tento jev nyní astronomové pozorovali u jedné z relativně blízkých galaxií pomocí několika přístrojů v kosmu, jako je rentgenová observatoř NuSTAR, detektor NICER na ISS nebo observatoř Neil Gehrels Swift.
Černé díry nemohou být podle současných představ samy o sobě zdrojem magnetického pole. Přesto nás pozorování přesvědčují, že černé veledíry v centrech galaxií jsou obklopeny organizovanou magnetosférou. To znamená, že magnetické silokřivky tvoří alespoň zčásti uspořádanou strukturu a nejsou jen tak náhodně a chaoticky propletené. Svědčí o tom mimo jiné vzhled a sama existence rozsáhlých výtrysků hmoty, jakýchsi proudů, které velmi často míří přesně určeným směrem a plyn se v nich pohybuje v úzce kolimovaných svazcích. Vladimír Karas z ASU společně se spoluautory z několika světových institucí navrhují, že by zdrojem tohoto magnetismu mohly být neutronové hvězdy, nořící se pod horizont událostí černé veledíry.
Ve čtvrtém pokračování za výsledky mezinárodní konference EWASS v Praze se ohlížíme za dvěma důležitými způsoby výzkumu vesmíru. Jedním z nich je detekce částic s takovými energiemi, jaké na Zemi ani nedokážeme simulovat v urychlovačích, a druhým detekce gravitačních vln. Vysokoenergetické částice produkují při letu atmosférou záblesky tzv. Čerenkovova záření. Pokud se na něj zaměříme soustavou různých dalekohledů, můžeme se dozvědět něco o částicích s velmi vysokou energií, které toto záření způsobily, i něco o objektech, z kterých pochází. Zcela nový způsob pozorování vesmírných objektů nám začínají poskytovat detektory gravitačních vln. Jaký je současný stav, přiblíží druhá část článku.
Jedny z nejjasnějších vesmírných objektů jsou nazývány blazary. Sestávají ze supermasivní černé díry, která pohlcuje materiál ze svého akrečního disku, což dává vzniknout dvou silným výtryskům plazmatu kolmým na akreční disk, které směřují přímo k Zemi. Plazma se přitom v těchto výtryscích pohybuje rychlostí blízkou rychlosti světla. Již desítky let si přitom vědci pokládají otázku, jak jsou v nich částice urychlovány na takto vysoké energie.
Týmu astronomů pracujícímu s dalekohledem ESO/VLT se ve světle vyzařovaném mimořádně hustou neutronovou hvězdou se silným magnetickým polem zřejmě podařilo zachytit první známky kvantového efektu, jehož předpověď pochází již z roku 1930. Stupeň polarizace pozorovaného světla naznačuje, že v jinak prázdném prostoru v okolí neutronové hvězdy by se mohl projevovat kvantový jev známý jako dvojlom vakua.
Pomocí zařízení LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) se uskutečnila již třetí detekce gravitačních vln – zčeření časoprostoru, což názorně dokazuje, že bylo definitivně otevřeno nové okno pro astronomická pozorování. Jak se stalo i v případě prvních dvou detekcí, gravitační vlny byly detekovány v důsledku splynutí dvou černých děr za vytvoření černé díry větší velikosti. Část hmoty se přitom přeměnila na gravitační vlny.
Astrofyzikální proGResy z Opavy: Mezinárodní tým fyziků spolu s vědci z Fyzikálního ústavu v Opavě publikoval v červencovém čísle vědeckého časopisu Monthly Notices of Royal Astronomical Society článek, ve kterém se popisuje chování hmoty okolo černých děr zcela novým způsobem. Tyto nové modely, které vycházejí ze superpočítačových simulací a mnohem lépe popisují chování látky v takto extrémním prostředí, by mohly být prakticky aplikovány i při řešení problémů tady na Zemi. Ukazují totiž velmi detailně chování plazmatu v extrémních podmínkách a mohou se tak stát klíčem k realizaci fúzních elektráren jako trvalého zdroje energie pro lidstvo.
Dne 26. prosince 2015 v 03:38:53 UTC zaznamenali vědci příchod gravitačních vln – zčeření struktury prostoročasu – již podruhé v krátké době. Gravitační vlny byly detekovány dvojicí detektorů LIGO umístěných v Livingstonu (Louisiana) a v Hanfordu (Washington), USA. Observatoře LIGO financuje National Science Foundation (NSF) a byly navrženy, postaveny a jsou řízeny organizacemi Caltech a MIT. Zpráva o objevu byla přijatá k publikování v časopise Physical Review Letters.
Mezinárodní expertní tým známý vyvrácením několika objevů černých děr oznámených jinými autory se poprvé podepsal pod nalezení černé díry hvězdné hmotnosti ležící v sousední galaxii Velkém Magellanově mračnu. Vědci navíc zjistili, že hvězda, ze které černá díra vznikla, zmizela bez jakékoli známky silné exploze. Objev astronomové učinili díky šesti letům opakovaných pozorování pomocí dalekohledu VLT Evropské jižní observatoře.
Až do 16. júna sa konala v San Diegu konferencia Americkej Astronomickej spoločnosti (AAS). Bol to už v poradí jej 228. míting. Konferencie AAS sa spravidla konajú dvakrát do roka – v zime a v lete, pričom v priebehu roka sú organizované aj menšie workshopy jednotlivých oddelení AAS. Pri tomto júnovom mítingu bola jednou z hlavných tém detekcia gravitačných vĺn.
Během tiskové konference, která se souběžně uskutečnila po celém světě včetně ředitelství Evropské jižní observatoře v Garchingu v Německu, astronomové zveřejnili první snímek superhmotné černé díry v centru naší Galaxie. Prezentované výsledky představují zásadní důkaz, že tento objekt je skutečně černou dírou. Přinášejí také významné poznatky o fungování těchto kosmických gigantů, o kterých se soudí, že sídlí v jádrech většiny galaxií. Snímek vytvořili odborníci celosvětového vědeckého týmu ‚Event Horizon Telescope Collaboration‘ na základě dat pořízených globální sítí radioteleskopů sdružených pod hlavičkou EHT.
