Související stránky k článku Astronomové rozluštili záhadu supermasivních černých děr v mladém vesmíru
Supermasivní černé díry a způsob jejich vzniku poutají pozornost vědců po celém světě mnoho let. Tato vesmírná monstra s hmotností milion až 10 miliard hmotnosti našeho Slunce se nacházejí v centrech většiny velkých galaxií. Scénář jejich vzniku je však nejasný. Nové objevy naznačují, že tyto objekty vznikají jinak, než si astronomové dosud mysleli. Objevitelkou jednoho ze vzdálených „obrů“ a hlavní autorkou článku nedávno publikovaného v Astrophysical Journal Letters, který o objevu obří černé díry informoval, je Orsolya Kovács z Masarykovy univerzity.
Český tým astrofyziků z Akademie věd dosáhl významného průlomu v porozumění chování černých děr. Vědci v mezinárodní spolupráci publikovali dvě studie, které poskytují nové pohledy na chování rentgenových dvojhvězdných systémů s černou dírou. Černá díra o hvězdné hmotnosti v takové soustavě přitahuje hmotu ze svého hvězdného souputníka a vzniká kolem ní tzv. akreční disk. Na pólech černé díry pak může hmota ze systému unikat směrem ven v podobě vysokoenergetických výtrysků.
Přesvědčivý důkaz existence supermasivních černých dvojděr v aktivních galaktických jádrech přinesl mezinárodní výzkumný tým, kterého součastí byl i astrofyzik Michal Zajaček z Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity. Výsledky studie, která zpracovávala data získaná největšími radioteleskopy na světě, byly nedávno prezentovány v prestižním odborném časopise The Astrophysical Journal. Na výzkumu se podílel tým odborníků z pěti zemí a osmi vědeckých či univerzitních pracovišť.
Astrofyzikální PRogresy z Opavy: Opavští astrofyzikové při svém dlouhodobém výzkumu černých děr došli k zajímavému zjištění: gravitační vlny uvolňované z okolí černých děr nebo při slučování dvou hmotných těles ve vesmíru je doprovázeno vlněním, které se dá přirovnat k akordům hrajících hudebních nástrojů. Vlastnosti těchto „akordů“ umožní fyzikům nejen mnohem lépe určit parametry objektů, které tyto vlny generují, ale také předpovědět, zda lidstvu nehrozí nebezpečí z kosmu.
Kosmický dalekohled Jamese Webba objevil v rámci průzkumu CEERS dosud nejvzdálenější aktivní supermasivní černou díru. Skrývá se v galaxii, která je stará jen něco přes 570 milionů let od velkého třesku. Současně byly objeveny další dvě menší černé díry a přes deset extrémně vzdálených galaxií.
V literatuře přibývá studií prokazujících, že černé díry jsou ve vesmíru téměř všudypřítomné. Od těch hvězdných černých děr vyskytujících se například v kompaktních dvojhvězdách po černé veledíry v jádrech galaxií a kvazarů. Jejich detekce v drtivé většině případů spoléhá na přítomnost okolní látky, která kolem černé díry vytváří akreční disk. Parametry černých děr jsou pak z vlastností záření disku určovány. Ondřej Kopáček a Vladimír Karas z ASU publikovali teoretickou práci vyšetřující chování částic na orbitách v okolí černých děr.
Supermasivní černá díra uprostřed kvazaru H1821+643, který je vzdálen od Země asi 3,4 miliardy světelných roků, rotuje zhruba poloviční rychlostí světla. Kompozitní snímek kvazaru H1821+643 v úvodu článku obsahuje rentgenové záření zachycené družicí Chandra (modrá barva), které bylo zkombinováno s rádiovým zářením z radioteleskopu Karl G. Jansky Very Large Array (červená barva) a s optickým světlem z dalekohledu PanSTARRS na Havaji (bílá a žlutá barva).
Černé díry představují příležitost, jak zkoumat fyziku v extrémně silném gravitačním poli. Hmota nabalující se na černé díry se před svým dopadem zahřívá na velmi vysoké teploty a vyzařuje intenzivní rentgenové záření. Kosmické sondy schopné zaznamenat takové záření objevily vloni v srpnu nový objekt s názvem Swift J1727.8-1613. Jen několik málo dnů od objevu se tento objekt zjasnil natolik, že se stal nejjasnějším pozorovaným zdrojem rentgenového záření a potvrdilo se, že se jedná o černou díru pohlcující hmotu z blízké hvězdy.
Nově objevená hvězda pojmenovaná S4716 dosahující rychlosti 8 000 km/s se přibližuje na vzdálenost 98 AU (astronomických jednotek) k objektu Sagittarius A*, což je supermasivní černá díra o hmotnosti 4,1 miliónu hmotností Slunce v centru naší Galaxie – Mléčné dráhy. Toto gravitační monstrum je obklopeno skupinou hvězd (označovanou jako S-cluster), která kolem černé díry obíhá vysokou rychlostí.
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.
HD1, tak zní označení potenciálně úplně nejvzdálenějšího kosmického objektu, který kdy lidé svými přístroji spatřili. Od této galaxie k nám světlo podle prvotních měření letělo 13,5 miliardy let. Díváme se tedy na vzhled objektu, jak vypadal ve chvíli, kdy vesmír existoval pouhopouhých 300 milionů let, což činí jen něco málo přes dvě procenta současné doby existence kosmu. Rudý posuv galaxie se rovná hodnotě 13,3. Tento, podle prvních měření opravdu mimořádný objev učinili vědci z Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian Institut.
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.
Na připojeném obrázku je momentka z počítačové simulace ROMULUS ukazující středně hmotnou galaxii, její jasný centrální region se supermasivní černou dírou a polohy (a rychlosti) „toulajících se“ supermasivních černých děr (ty nepřipoutané k jádru; úsečka 10 kpc odpovídá vzdálenosti přibližně 31 000 světelných roků). Simulace studovala vývoj a četnost toulavých supermasivních černých děr – ty v raném vesmíru obsahovaly většinu hmoty soustředěné v černých dírách.
Astrofyzikální PRogresy z Opavy: V rámci svého studia na Fyzikálním ústavu v Opavě se studentka navazujícího doktorandského studia fyziky, Antonina Zinhailo, zaměřila na studium černých děr, ale z hlediska fyziky trošku jinak. Zabývá se jimi totiž v tzv. alternativních teoriích gravitace. Co to přesně znamená, se dozvíte v článku.
Astronomové ze společného projektu Event Horizon Telescope (EHT) zobrazili výtrysk v srdci blízké rádiové galaxie Centaurus A a identifikovali polohu centrální supermasivní černé díry v galaxii s ohledem na rozdělený výtrysk (jet) z jejího jádra. Galaxie Centaurus A je od Země vzdálená zhruba 13 miliónů světelných roků a její poloha se při našem pohledu promítá do souhvězdí Kentaura.
Rentgenový vesmírný teleskop Chandra sledoval dva páry supermasivních černých děr v trpasličích galaxiích. V obou případech přitom tyto trpasličí galaxie směřují ke vzájemné srážce. Je to úplně poprvé, kdy se astronomům podařilo takovýto jev zachytit. Jeho pozorování přinese důležité informace o formování černých děr v raném vesmíru.
Při použití radioteleskopu Arecibo a dalekohledu Gemini astronomové detekovali stěhovavou supermasivní černou díru v galaxii pojmenované SDSS J043703.67+245606.8 (zkráceně J0437+2456). Hvězdný ostrov J0437+2456 je spirální galaxií typu Sb, která je od Země vzdálena přibližně 230 miliónů světelných roků a její poloha se promítá do souhvězdí Býka. Supermasivní černá díra, která byla poprvé detekována v roce 2018, má hmotnost zhruba tři milióny hmotností Slunce.
Astrofyzikální proGResy z Opavy: Srdečně vás zveme na přednášku „M87* a Sgr A*: Jak vyfotit černou díru?“ Přednášející prof. Dr. Luciano Rezzolla je vedoucí oddělení teoretické (relativistické) astrofyziky na Ústavu teoretické fyziky Univerzity Johanna Wolfganga Goetheho ve Frankfurtu a dle ředitele Fyzikálního ústavu v Opavě prof. Zděňka Stuchlíka také možný budoucí laureát Nobelovy ceny za fyziku. Přednáška proběhne v pondělí 12. prosince 2022 od 17 hodin v UniSpace Hall (Aule) v budově Rektorátu Slezské Univerzity v Opavě, Na Rybníčku 626/1.
Teoretičtí fyzikové z Itálie, Španělska a Argentiny navrhli nový mechanismus pro vytvoření supermasivních černých děr (neboli veleděr) z temné hmoty. Standardní modely vzniku vyžadují normální baryonickou hmotu smršťující se v důsledku působení gravitace do podoby černých děr, které následně v průběhu času zvětšují svůj rozměr nabíráním další hmoty.
Skupina astrofyziků z Itálie a Velké Británie vypočítala, že v pozorovatelném vesmíru, což je koule zhruba o průměru 90 miliard světelných roků, existuje přinejmenším 40 triliónů hvězdných černých děr. Vznik a vývoj černých děr ve vesmíru je jedním z hlavních problémů, kterými se musí zabývat moderní výzkum v oblasti astrofyziky a kosmologie.
