Článek
Výzkum zahrnoval pozemní a kosmické pozorování, stejně tak studium archivních fotografií. Přispěli k němu i odborníci z Astronomického ústavu Akademie věd ČR.
Přímé zobrazení černých děr se donedávna podařilo jen u dvou objektů: nejprve černé díry v galaxii M87 a poté černé díry Sagittarius A* v centru naší galaxie Mléčná dráha. V obou případech pozorujeme disk látky dopadající do černé díry v podobě charakteristického jasného prstence zářícího plynu, který obklopuje temnou oblast, kde je samotná díra.
Co je to kvasar?
Kvasar znamená zkratku z pojmu kvazistelární zdroj. „Zkrátka to vypadá jako hvězda, ale není to hvězda,“ konstatoval pro Novinky tiskový tajemník Astronomického ústavu AV ČR Pavel Suchan.
Jedná se o aktivní jádra galaxií a jsou to jedny z nejzářivějších zdrojů ve vesmíru. Září i 1000krát více než celá naše Galaxie.
Standardní vědecká představa předpokládá přítomnost černých děr v jádrech aktivních galaxií, přičemž v případě nejbližší takové galaxie M87 v souhvězdí Panny to potvrdilo pozorování mohutného výtrysku vysokoenergetických částic.
Podobně se povedlo identifikovat i černou díru v centru kvasaru OJ287, jehož výtrysk je dokonce desetkrát silnější než u M87. Objekt OJ287 je tak jasný, že jej mohou pozorovat i amatérští astronomové.
Binární systém s 12letou periodou
Zvláštností OJ287 je podle vědců přítomnost páru černých děr obíhajících kolem společného těžiště s periodou 12 let. Tento pohyb vytváří vzorec světelných změn, který lze sledovat na historických fotografiích už od 19. století. Studiem těchto archivních snímků se zabýval zejména profesor René Hudec z Astronomického ústavu AV ČR v Ondřejově.
Od objevu této periodicity v roce 1982 sbíraly tisíce astronomů po celém světě data, než se podařilo prokázat správnost modelu s dvojicí černých děr. Přispěl především tým výzkumníků z indického Tata Institute v Bombaji a Univerzity v Turku ve Finsku.
Podvojný neboli binární model pak ještě potvrdilo přímo pozorování: v roce 2021 tým z indického Aryabhatta Research Institute a americké College of New Jersey zaznamenal pomocí satelitu NASA TESS dramatické zjasnění během pouhých 12 hodin. Objekt dosáhl jasnosti odpovídající několika stovkám galaxií a stejně rychle pohasl.
Výsledky pozorování potvrdila i pozemní měření včetně ondřejovského dalekohledu D50. „Autoři výzkumu sice podvojnost přímo nezmiňují, ale rychlé změny tohoto typu jsou pro stáčející se výtrysk charakteristické,“ stojí v aktuální tiskové zprávě ondřejovského ústavu.
„Vrtící ocas“: první rádiové zobrazení páru černých děr
Definitivní důkaz přinesl kosmický radioteleskop RadioAstron ve spolupráci s pozemními observatořemi. Tato unikátní kombinace kosmického a pozemského pozorování dosáhla rozlišení lepšího než u zobrazení černých děr Sagittarius A* a M87.
Výsledný snímek poprvé v historii astronomie ukázal systém se dvěma černými dírami. Tento historický průlom oznámil odborný článek publikovaný 9. října v časopise Astrophysical Journal. Mezi spoluautory jsou i pracovníci Astronomického ústavu AV ČR.
Rádiové zobrazení systému OJ287 z observatoře RadioAstron: dva jasné body 0,02 a 0,04 odpovídající oběma černým dírám (spodní část snímku) a výtrysk z menší černé díry (horní část). Jde o první přímé zobrazení dvojice černých děr na společné oběžné dráze.
Stěžejním prvkem detekce je výtrysk vycházející z menší černé díry, který má zkroucenou spirálovou strukturu na kuželové ploše podobnou podle vědců proudu z rotujícího zahradního kropítka. Kroucení vzniká rychlým pohybem menší černé díry kolem primární složky – směr se mění podle jejich vzájemné polohy. Kužel, který výtrysk opisuje, má úhel otevření jen osm stupňů.
Někteří astronomové označují jev jako „vrtící se ocas“. V následujících letech při dalších astronomických pozorováních by mělo jít sledovat, jak se jeho orientace mění podle pohybu menší černé díry.
Nová data ale už neposkytne observatoř RadioAstron. „Tento vesmírný radioteleskop byl vypuštěn v roce 2011 a plánovaná životnost byla pět let. Pracoval ale až do ledna 2019, kdy přestal reagovat na příkazy ze Země a ztratil se kontakt s telemetrií a ovládáním,“ vysvětlil pro Novinky Pavel Suchan z ondřejovské hvězdárny.
Černé díry
Černá díra je objekt až natolik hmotný, resp. hustý, že jeho gravitační pole je v určité omezené oblasti časoprostoru tak silné, že žádný hmotný objekt včetně světla nemůže tuto oblast opustit (odtud i název černá díra). Černou díru proto nelze našimi dalekohledy nebo dalšími podobnými přístroji pozorovat přímo. Navenek se projevují převážně její gravitační účinky na hmotu v jejím blízkém okolí. Černé díry vznikají např. při kolapsu obrovských umírajících hvězd nebo jiných superhmotných vesmírných útvarů.
Černá díra však znamená ještě víc – jde dokonce o jakési lokální zhroucení časoprostoru samotného, který je tak často nenávratně vtahován k jistému bodu „uvnitř“. Toto vše je extrémním a speciálním důsledkem Einsteinových rovnic pro gravitační pole, které obecně říkají, že přítomnost každé hmoty nutně obdařené hmotností, a tedy i zároveň energií nějak zakřivuje celý časoprostor, se vším, co se v něm nachází.
„Stín černé díry“ označuje tmavou siluetu nebo oblast, kterou vidíme při pohledu na černou díru – tu vytváří silné gravitační ohýbání světla v její blízkosti. V podstatě se jedná o oblast, kde je světlo buď zachyceno černou dírou, nebo odkloněno tak silně, že se nedostane k pozorovateli.
