Monstrum v centru naší galaxie ztrácí na tajemnosti

?Nikdy ji nikdo neviděl, skrývá se totiž za mraky mezihvězdného plynu. Přesto o sobě dává vědět svou gigantickou gravitací. Jak vypadá černá díra, která určuje takt v Mléčné dráze? (délka blogu 5 min.)

Na obloze ho neuvidíte - a je to více než dobře. Jádro naší galaxie totiž není příliš přitažlivým místem. V jeho centru se nachází jeden z nejtajemnějších objektů, jaké má vesmír k dispozici - superhmotná černá díra. Existují teorie, které naznačují, že se v jejím nitru trhá jak čas tak prostor, případně že si vzájemně mění své dispozice. Stav, v jakém se nachází látka v jejím nitru by pak mohl připomínat dobu před Velkým třeskem. Ať je to jak chce, teorii nejspíš ještě hodně dlouho neověříme v praxi. černé díry jsou totiž “černé” proto, že z jejich gravitačního pole neunikne nic - včetně informací o jejich stavu.

Černou díru tedy pozorovat nemůžeme - už dnes se ovšem dá pozorovat její okolí, které o ní také mnohé prozradí. Pozorování se nemohou provádět ve viditelném světle, vědcům tedy nezbývá nic jiného, než si vypomoci jinými částmi elektromagnetického spektra. Daří se to pomocí paprsků, které bez problému proniknou i vesmírnými prachovými mračny.

Na obrázku je vidět snímek, pořízený v rentgenové části spektra. Světlé nebo červeně zbarvené oblasti odpovídají výronům rentgenového záření, vzniklým v minulých 10 000 letech na hranici černé díry.

Jiná možnost - použití infračerveného záření - je ještě daleko daleko efektivnější. Nedávno se vědcům poprvé v historii podařilo přímé pozorování plynu, který se nachází v bezprostřední blízkosti černé díry - a chystá se do ní spadnout. Už samotný fakt, že umíme pozorovat jevy blízko jádra naší galaxie, jevy, které probíhají v rozmezí několika světelných minut (odpovídající vzdálenosti mezi Zemí a Marsem při největším přiblížení) … je fascinující. Elektromagnetické paprsky, které k nám přinesly danou informaci, totiž vznikaly za dob, kdy v Evropě panovali Neandrtálci.

Obří monstrum v centru galaxie

Na obloze bychom ho našli v souhvězdí Střelce, kdyby ho nezakrývala mračna mezihvězdné hmoty. Jeho gravitační vliv odpovídá hmotnosti 4,2 milionů Sluncí.

Jeho přesná prostorová velikost ale byla donedávna jen dohadem, vycházejícím z teoretických úvah a výpočtů.

Dnes si už vědci troufají odhadnout dokonce i jeho skutečnou fyzickou velikost. Samotnou Černou díru totiž sice pozorovat nemůžeme, zato pozorujeme plyn v jejím okolí.

A ten je všechno jiné než neviditelný. Extrémní vlastnosti obřího monstra se starají o to, aby v jeho blízkosti panovaly extrémní podmínky. Nezvykle silná magnetická pole a teploty, přesahující všechno co známe na Zemi, k tomu extrémní rychlost, na jakou se v těchto místech urychluje hmota, čekající na pád do černé díry - to všechno jsou jevy, které se projevují vznikem záření. Jednu jeho část (radiové vlny) umí zachytit extrémně přesný teleskop VLT.

Very Large Telescope - VLT a GRAVITY

Už delší dobu patří k nejlepším teleskopům, jaké mají vědci k dispozici. Nachází se v Chile, v poušti Atacama. Skládá se ze čtyřech hlavních a čtyř vedlejších teleskopů. Kombinace s přístrojem GRAVITY zpřesnila údaje, které nám poskytuje, ještě zhruba 25x.

Systém přístrojů a teleskopů využívá to nejlepší, co astronomie poskytuje - adaptivní optiku, počítačovou techniku a interferometrii (skládání několika signálů do jednoho). Nejspíše nejpřevratnější novinkou je možnost kalibrace velice slabých signálů pomocí “standardní” hvězdy - objektu, se kterým se pozorovaná oblast neustále srovnává. Umožňuje to dlouhodobá pozorování, která poskytují relevantní a časově rozlišená data aniž by byla zatížena rušivými jevy. Ty se pomocí kalibrační hvězdy ze signálu odečtou a odfiltrují. Už dnes existují podobné systémy u optických teleskopů. Tentokrát se ale jev zkombinoval s interferometrií v infračervené oblasti spektra.

Co se přesně děje s elektromagnetickým zářením a informací, kterou v sobě nese, je znázorněno v následujícím videu.

Výsledkem je přístroj, který by uměl zachytit a rozlišit malou minci, kterou někdo položil na povrch Měsíce.

Pro srovnání - dokonce i světoznámý a velice citlivý a výkonný Hubbleův teleskop by rozlišil na povrchu Měsíce jen detaily, větší než 170 metrů.

Pozorování z května a června 2018

VLT zachytil při pozorování černé díry před několika měsíci tři události. Všechny tři se pohybovaly po stejné dráze. Trvaly až 90 minut, takže se vědcům podařilo zaznamenat 50 - 70 procent kružnice, kterou horký plyn proběhl. Kružnice, která má své centrum právě v černé díře v jádře naší galaxie.

Emise elektromagnetického záření, které zaznamenal teleskop, byly způsobeny vysoce energetickými elektrony ve hmotě, která obíhá Černou díru na jedné z nejmenších možných (ještě) stabilních drah. Materiál je působením obří gravitace urychlen až na 30 % rychlosti světla.

Jeho dráha odpovídá třem až pěti průměrům samotného horizontu událostí - tedy oblasti, ze které už nemůže (díky obří gravitaci černé díry) uniknout žádná informace, hmota nebo elektromagnetické záření (světlo).