Související stránky k článku Výzkumy v ASU AV ČR (74): Když gravitační síla soupeří s elektromagnetickou – Elektricky nabitá látka v okolí zmagnetizované černé díry
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.
V srdci naší Galaxie se nachází extrémně hustá koncentrace hmotných hvězd poblíž supermasivní černé díry Sagittarius A*. Tyto hvězdy — obří a krátkověké — mají rozhodující vliv na okolní prostředí i na to, jak černá díra akumuluje hmotu. Nová práce, v níž důležitou roli sehráli odborníci z ASU představuje nejnovější modely vývoje těchto masivních hvězd založené na modernizovaných předpisech ztrát hmoty. Ukazuje se, že doposud běžně používané modely mohly významně nadhodnocovat ztrátu hmoty v raných fázích hvězdného vývoje. Práce tak nabízí aktualizovaný pohled na interpretaci pozorovaných populací hvězd v centru naší Galaxie.
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.
Sluneční erupce patří k nejenergetičtějším jevům ve Sluneční soustavě, ale jejich vnitřní průběh zůstává i dnes jen částečně pochopen. Studie Jany Kašparové z ASU a jejích kolegů ukazuje, že klíčové procesy magnetického přepojování mohou probíhat nejen pod strukturou procházející erupcí, ale i přímo uvnitř ní. Díky unikátní kombinaci rádiových, extrémně ultrafialových a rentgenových pozorování autoři detailně rekonstruují počáteční fázi erupce z 2. dubna 2022 a odhalují nové souvislosti mezi strukturou magnetického pole, urychlováním částic a vznikem záření.
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.
Velmi hmotné hvězdy představují krátké, ale mimořádně bouřlivé epizody ve vývoji galaxií. Patří mezi nejintenzivnější zdroje záření, hvězdného větru i výronů hmoty, obohacují své okolí o těžší prvky. Ve svých pozdních fázích mohou nabývat velmi různorodých typů a rozlišit mezi nimi často není snadné – zejména pokud se spoléháme jen na viditelný obor elektromagnetického záření. Michaela Kraus z ASU vedla tým, který si detailně prohlédl šest vybraných hvězd v galaxiích M31 a M33 v blízké infračervené oblasti. Autoři ukazují, že tato část spektra dokáže odhalit znaky, které jsou v optickém oboru skryté, a umožňuje doladit či radikálně změnit dosavadní klasifikaci zkoumaných objektů.
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.
Meteory nejsou jen efektní podívanou na noční obloze, ale nesou v sobě informace o chemickém složení malých těles Sluneční soustavy. Nová studie využívající spektra jasných bolidů odhalila souvislost mezi množstvím vodíku v kometárních meteoroidech a jejich velikostí: větší tělesa si dokážou uchovat více těkavých látek. Tento výsledek přispívá do diskuse o původu vody na Zemi a o rozdílech mezi materiálem komet a asteroidů.
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.
Hvězdokupy se na první pohled mohou zdát klidnými a neměnnými shluky hvězd, ale ve skutečnosti v nich probíhá neustálý dynamický tanec plný těsných přiblížení hvězd, občasných kolizí a výměn energie. Nová studie vedená Václavem Pavlíkem z Oddělení galaxií ASU ukazuje, že právě tyto interakce mezi hvězdami – zejména mezi binárními a jednotlivými – mohou zásadně měnit vnitřní uspořádání hvězd v kulových hvězdokupách. Modely naznačují, že těsná přiblížení hvězd ke dvojhvězdným systémům, konkrétně hmotným binárním černým dírám, napomáhají promíchávání různých populací hvězd.
Astrofyzikální proGResy z Opavy: Superhmotné černé díry mohou být dobrým sluhou, ale rovněž i velmi zlým pánem pro možné civilizace v celé Galaxii. Nová studie opavských fyziků poukazuje na tři typy produkce energie v blízkosti černých děr, tj. tři varianty tzv. Penroseova procesu. Z těchto procesů by bylo možné v budoucnu těžit obrovské množství energie; stejné procesy mohou ale vést k fatálnímu úniku silné radiace a ohrožení života v jakékoliv galaxii. Fyzikové z Opavy tedy studují nejen možnosti využití tohoto gigantického zdroje energie, ale i to, jak zjistit možný unik energie a ochránit civilizaci.
Nedávná astronomická studie sledující pohyb Sluneční soustavy v minulosti přinesla důkazy, že za zjištěnou anomálií v koncentraci radionuklidu berylia-10 (10Be) v hlubokomořských sedimentech může stát výbuch blízké supernovy. Výzkum využívá vysoce přesná data z mise Gaia Evropské kosmické agentury (ESA) k rekonstrukci drah Slunce a okolních hvězdokup za posledních 20 milionů let a počítá pravděpodobnost, s jakou v době zaznamenané anomálie došlo v blízkosti Země k hvězdné explozi. Výsledky publikované v časopise Astronomy & Astrophysics naznačují, že blízkost Sluneční soustavy k aktivní oblasti tvorby hvězd v pozdním miocénu významně zvyšuje pravděpodobnost astrofyzikálního vysvětlení záhadného nárůstu pozemského berylia-10.
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.
Dvojhvězda BD+20 5391 se ukázala být mimořádně vzácným případem dvou červených obrů téměř totožné hmotnosti, kteří se vyvíjejí bok po boku. Nová studie vedená týmem z univerzity v Potsdami, na níž spolupracovali i odborníci ze Stelárního oddělení ASU, přináší detailní pohled na jejich fyzikální vlastnosti, oběžnou dráhu a budoucí vývoj. Výsledky naznačují, že z obou obrů brzy začne přetékat hmota do okolí, což může vést buď k jejich splynutí, nebo ke vzniku mimořádně těsné dvojice bílých trpaslíků. Každopádně půjde o jedinečný laboratorní případ vývoje dvojhvězd v pokročilých fázích života.
Léto je tady a tak jsme pro vás připravili trochu odlehčenější formát Rozhovorů o vesmíru. Úlohy moderování se ujala Zuzana Kovačič Hanzelová, o kulturní oživení se postarala hip hopová kapela Modré hory a areál našeho ústavu jsme vyměnili za prostory Kultúrno-kreativného centra Kláštor v Rožňave.
U některých galaxií si astronomové povšimli přítomnosti čáry v modré oblasti spektra, která patří ionizovanému heliu. Ke vzniku této čáry jsou zapotřebí vysoké energie. Dosavadní vysvětlení – například vliv horkých a hmotných hvězd – se ukazuje jako nedostatečné. Nová studie ukazuje, že klíčovou roli zřejmě hrají rentgenové zdroje: od černých děr v aktivních jádrech galaxií až po dvojhvězdné systémy s kompaktními objekty. Autoři analyzovali rozsáhlý soubor dat a našli těsnou souvislost mezi intenzitou rentgenového záření a emisí helia, která platí napříč různými typy galaxií. Zdá se tedy, že právě rentgenové zdroje jsou hlavním spouštěčem tohoto mimořádného jevu.
Astronomové pozorovali pomocí observatoře Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) nacházející se v USA a detektoru Virgo postaveného v Itálii, signál gravitačních vln ze dvou kompaktních binárních objektů, představujících dvojici černé díry s neutronovou hvězdou. Obě události se vyskytly přinejmenším 900 miliónů světelných roků daleko; v obou případech byla neutronová hvězda pravděpodobně zcela pohlcena jejím partnerem – černou dírou.
31. ledna 2020 zachytila družice Swift mohutný záblesk gama označený GRB 200131A. Už po necelé minutě se k pozorování přidal ondřejovský robotický Small Binocular Telescope a pořídil snímky, které ukázaly prudký pokles optické jasnosti. Tak rychlý start měření je mimořádně vzácný – právě v těchto prvních minutách se může projevit krátkodobá, ale významná fáze výbuchu: tzv. reverzní rázová vlna, kdy část energie míří zpět do vyvržené hmoty.
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.
Dlouhodobá astronomická pozorování přinášejí unikátní údaje pro studium zajímavých hvězdných systémů. Kataklyzmické proměnné představují fascinující kategorii objektů. V těchto těsných systémech proudí hmota z jedné hvězdy – obvykle vyvinuté chladné hvězdy – na druhou složku, kterou bývá bílý trpaslík. Oběžná dráha je typicky několik hodin. U většiny takových systémů se vytváří z proudící hmoty kolem tohoto trpaslíka akreční disk, ale existuje zvláštní podtřída, kde k tomu nedojde: tzv. polary. Nová studie porovnává dva konkrétní polary – BY Camelopardalis a AR Ursae Majoris – a ukazuje, že přestože patří do stejné kategorie, jejich dlouhodobé chování se zásadně liší.
