Související stránky k článku Výzkumy v ASU AV ČR (74): Když gravitační síla soupeří s elektromagnetickou – Elektricky nabitá látka v okolí zmagnetizované černé díry
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 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.
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.
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).
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.
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.
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.
V článku publikovaném 1. listopadu 2019 v časopise Science navrhla skupina astronomů nový způsob pátrání po hvězdných černých dírách a ukázala, že zde může existovat nová třída černých děr ještě menších, než ve vesmíru doposud pozorované objekty tohoto typu. Hvězdné černé díry často existují v binárních soustavách. To zkrátka znamená, že dvě hvězdy se nacházejí dostatečně blízko jedna vůči druhé uzamčené společnou gravitací při vzájemném obíhání kolem sebe.
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.
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.
