Tentokrát se ponoříme pod horizont události černé díry a rozebereme největší výzvu současného výzkumu - kombinaci částicové a gravitační teorie. V novinkách vzpomene na nedávno zesnulého Michaela Collinse, třetího člena posádky Apollo 11 a probereme novinky v průzkumu Sluneční soustavy.
V šestém dílu probíráme novinku o unikátním objevu černé díry střední hmotnosti zjištěnou pomocí gama záblesku a v hlavním tématu se s hostem Michalem Zajačkem z polské akademie věd bavíme o výzkumu středu naší Galaxie.
V průběhu posledních třech desetiletí pozorují astronomové velmi rychlý pohyb jasných hvězd v okolí jádra naší Galaxie (objekt označovaný Sagittarius A*). Charakter pohybu svědčí o přítomnosti superhmotné černé díry, kolem níž hvězdy obíhají. Za tato měření získali dva astronomové, Němec Reinhard Genzel a Američanka Andrea Ghez, Nobelovu cenu za fyziku udělenou v r. 2020. Ve studii zveřejněné nedávno v časopise Americké astronomické společnosti The Astrophysical Journal analyzuje mezinárodní tým s účastí Astronomického ústavu AV ČR zajímavé proměny, které probíhají v obálce jedné z těchto hvězd.
Astrofyzikální proGResy z Opavy: Ačkoliv futuristické, nikoliv fyzikálně nereálné: Největším zásobníkem k těžbě čisté energie ve vesmíru by mohly být supermasivní černé díry, které se nacházejí ve středu galaxií. Jak známo, ze samotných černých děr sice neunikne ani světlo, ale v těsném okolí těchto mimořádně hmotných kosmických těles by se energie dala těžit díky jejich rotaci. Na tuto možnost se zaměřili ve svém vědeckém výzkumu i astrofyzikové z Fyzikálního ústavu Slezské univerzity v Opavě – Martin Kološ, Arman Tursunov a Zdeněk Stuchlík.
Astrofyzikální proGResy z Opavy: V prestižním vědeckém časopise Nature byl v dubnu tohoto roku publikován článek “A Galactic centre gravitational-wave Messenger”, jehož hlavním autorem je profesor Marek Abramowicz působící na Fyzikálním ústavu Slezské Univerzity. V článku přichází s nápadem, jak by mohla cizí vyspělá civilizace dát najevo ostatním civilizacím v naší Galaxii, že existuje. Stačilo by umístit velmi hmotný objekt na oběžnou dráhu kolem obří černé díry v centru naší Galaxie a nenechat ho zcela podlehnout jejímu vlivu.
„Pozorování“ černých děr jsou obecně založena na studiu jejich interakce s bezprostředním okolím. Nejlépe lze tak studovat černé díry hvězdných hmotností nacházející se v těsném dvojhvězdném systému s akrečním diskem. Tým astronomů se silnou českou účastí z ASU publikoval práci prezentující pokročilý model záření akrečního disku okolo černé díry a ukazují, že různé přístupy k modelování fyzikálních procesů mají na výsledné záření kruciální vliv. Budoucí pozorování by tak mohla umožnit určení přesnějších informací o černých dírách samotných.
Astronomové z Evropské jižní observatoře (ESO) a dalších institucí objevili černou díru, která leží jen asi 1 000 světelných let od nás. Jedná se tak o prozatím nejbližší nalezenou černou díru. Je součástí systému tří těles, jehož hvězdy jsou na obloze jižní polokoule viditelné pouhým okem. Členové týmu našli důkazy přítomnosti tohoto temného objektu díky pečlivému sledování pohybu jeho hvězdných souputníků pomocí dalekohledu MPG/ESO na Observatoři La Silla v Chile. Vědci se domnívají se, že tento systém by mohl být jen pomyslnou špičkou ledovce. V budoucnu by mohla být objevena řada podobných černých děr.
Astronomové využívající radioteleskop NSF’s Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) na National Radio Astronomy Observatory (NRAO) pozorovali 111 blízkých trpasličích galaxií do vzdálenosti jedné miliardy světelných roků od Země. Mezi nimi identifikovali 13 galaxií, které obsahují velmi hmotné černé díry. Tyto galaxie s hmotnostmi více než 100× menšími, než je hmotnost naší Galaxie, jsou mezi nejmenšími galaxiemi známé tím, že hostí hmotné černé díry. Zhruba v polovině těchto galaxií se však černé díry nenacházejí v jejich centrech. Černé díry mají průměrné hmotnosti kolem 400 000 ekvivalentů Slunce.
Materiál, který padá do černé díry, vysílá do vesmíru rentgenové záření. Nyní se – za přispění českých vědců – poprvé podařilo zmapovat dynamiku nejbližšího okolí černé díry pomocí ozvěn tohoto záření pozorovaných rentgenovou observatoří XMM-Newton Evropské kosmické agentury (ESA).
Titulní obrázek dnešního článku znáte asi všichni. Mediálním světem vloni v dubnu rezonovala historicky první fotografie černé díry. Ono historické pozorování provedla soustava pozemských radioteleskopů Event Horizon Telescope (EHT). Dnes ale nebude řeč o slavné fotografii z loňska, ale o výzkumu, který prováděla kosmická observatoř Chandra. Ta se zaměřila na horké výtrysky směřující z centra galaxie M87 v rentgenovém oboru elektromagnetického záření a přinesla nové zajímavé poznatky.
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.
EHT (Event Horizon Telescope) - skupina osmi pozemských radioteleskopů rozložená po celé Zemi - byl vytvořen proto, aby zachytil obraz černé díry. 10. dubna, v několika dohromady koordinovaných tiskových konferencích, vědci EHT ukázali první přímý vizuální důkaz supermasivní černé díry a jejího stínu.
Pozorování pohybů hvězd v extrémním gravitačním poli superhmotné černé díry v centru naší Galaxie, která získal dalekohled ESO/VLT, poprvé odhalila efekty předpovězené Einsteinovou obecnou teorií relativity. Tento dlouho očekávaný výsledek představuje vyvrcholení pozorovací kampaně s teleskopy ESO v Chile trvající 26 let.
Astronomové dobře vědí o tom, že existují dva typy černých děr: malé hvězdné černé díry – což jsou objekty s hmotnostmi v rozmezí zhruba 10 až 100 hmotností Slunce. Jedná se o pozůstatky umírajících hvězd, jejichž hmota se smrštila do malého objemu. Druhou kategorii představují supermasivní černé díry. Jejich hmotnosti leží v rozmezí 100 000 až několik miliard hmotností Slunce a najdeme je v centrech většiny galaxií. Avšak podle názoru astronomů je napříč vesmírem rozptýleno několik domnělých černých děr mnohem tajuplnějšího typu.
Astronomové využívající přístroj MUSE, který pracuje ve spojení s dalekohledem ESO/VLT na observatoři Paranal v Chile, objevili v nitru hvězdokupy NGC 3201 stálici s velmi podivným chováním. Zdá se, že obíhá kolem černé díry asi čtyřikrát hmotnější než Slunce, která by tak mohla být první neaktivní černou dírou nalezenou v kulové hvězdokupě a první objevenou na základě přímého pozorování gravitačního působení. Tento významný objev má zásadní dopad na naše chápání formování tohoto typu hvězdokup, černých děr a původu jevů doprovázených emisí gravitačních vln.
Nová analýza dat z dalekohledu ESO/VLT a z jiných dalekohledů vůbec poprvé naznačuje, že pohyb hvězd v okolí supermasivní černé díry v centru Mléčné dráhy by mohl být ovlivněn efekty, jejichž existence vyplývá z Einsteinovy obecné teorie relativity. Výpočty naznačují, že dráha hvězdy S2 se jemně odchyluje od dráhy vypočítané s pomocí klasické fyziky. Tento výsledek je předehrou k mnohem přesnějším testům relativity, které provede přístroj GRAVITY, až bude pozorovat přiblížení hvězdy S2 k černé díře v roce 2018.
V centre každej supermasívnej galaxie číha čierna diera. Ako sa tieto čierne diery formovali a ako sa rozrástli do hmotností miliárd Sĺnk, je stále otvorenou otázkou. Vedci z Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) objavili tri kvazary, ktoré majú veľkú hmotnosť, avšak podľa súčasných poznatkov, by na jej nadobudnutie potrebovali oveľa viac času.
Vedci s použitím teleskopu NuSTAR (NASA) dokazujú, že v záverenčnej fáze zlučovania galaxií, padá do čiernej diery také množstvo plynu a prachu, ktoré je schopné zahaliť aj aktívne galaktické jadrá. Kombinácia gravitačných efektov dvoch galaxií spomaľuje rýchlosť otáčania plynu a prachu, ktoré by v opačnom prípade voľne obiehali. Táto strata energie spôsobuje, že materiál padá do čiernej diery.
ALMA se připojuje k celosvětovému pokusu o zobrazení horizontu událostí supermasivní černé díry! Jako součást ambiciozního experimentu se ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), spolu s dalšími dalekohledy rozmístěnými po celém světě, pokusí vidět něco, co ještě nikdy nikdo neviděl: černou díru. Poprvé se ALMA připojuje k dalekohledům EHT (Event Horizon Telescope) a GMVA (Global mm-VLBI Array), což jsou virtuální observatoře s (virtuálním) rozměrem Země, které fungují na bázi mezinárodní spolupráce mezi radioteleskopy. Jejich hlavní úkol je detailní studium superhmotné černé díry v centru Mléčné dráhy. EHT se pokusí, úplně poprvé, zobrazit stín horizontu událostí černé díry, zatímco GMVA bude zkoumat vlastnosti akrece a výtoku okolu galaktického centra.
Podstata tmavej hmoty, ktorá podľa súčasných poznatkov tvorí až 80% vesmíru, zostáva stále zahalená v tajomstvách. Nedostatok experimentálnych dôkazov, ktoré by boli nám umožnili stotožniť ju nejakou elementárnou časticou predpovedanou teoretikmi, podobne ako tomu bolo v nedávnom objave gravitačných vĺn, na základe zlučovania dvoch čiernych dier (s hmotsnoťou 30-krát väčšou ako je hmotnosť Slnka). Tento objav znovu podnietil záujem o možnosť, že tmavá hmota by mohla mať formu prvotných čiernych dier s hmotnosťou medzi 10 až 1000-násobkom hmotnosti Slnka.
Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 28. 4. do 4. 5. 2025. Měsíc je v novu a bude dorůstat do první čtvrti, takže jej uvidíme na večerní obloze. Večer můžeme pozorovat Jupiter a Mars, ráno kromě jasné Venuše ještě slabý Saturn (bez prstence). Aktivita Slunce je střední. Sonda Lucy provedla průzkum a poslala fotografie planetky Donaldjohanson. Před 125 lety se narodil Jan Hendrik Oort, který předpověděl existenci sférického oblaku kometárních jader.
Titul Česká astrofotografie měsíce za březen 2025 obdržel snímek „Slunce očima i vodíkem“, jehož autory jsou astrofotografové Michal Šrejber a Marek Tušl Zatmění Slunce již od pradávna vzbuzovalo v našich předcích mnohdy i divoké představy o tom, co se vlastně na obloze děje.
