Černá díra o hmotnosti 20 milionů sluncí se řítí vesmírem. Táhne se za ní světelný ohon

23. 2. 2023 – 19:12 | Vesmír | Pavel Jégl | Diskuze:

Černá díra o hmotnosti 20 milionů sluncí se řítí vesmírem. Táhne se za ní světelný ohon
Ilustrace černé díry. | zdroj: Profimedia

Astronomové poprvé ve vesmíru zaznamenali černou díru „na útěku“. Označují to za důkaz, že superhmotné černé díry mohou být vyvrženy ze svých domovských galaxií.

Superhmotné černé díry jsou obří objekty požírající hmotu, které zpravidla sídlí v centrech galaxií. Některé však osaměle putují vesmírem.

Astronomové teď spatřili superhmotnou černou díru „na útěku“. Tento gargantuovský objekt byl zjevně vyvržen ze své domovské galaxie. Teď se osaměle řítí vesmírem a za ním se táhne zářivý řetězec rodících se hvězd.

Podle výzkumu týmu, který byl publikován na vědecké databázi arXiv, to je první zpozorovaný důkaz, že superhmotné černé díry mohou být vyvrženy ze svých domovských galaxií a putovat mezihvězdným prostorem.

Superhmotná (supermasivní) černá díra je černá díra o hmotnosti mezi 105 až 1010 hmotností Slunce. Většina galaxií včetně Mléčné dráhy má tuto černou díru ve svých středech. Stejně jako jiné černé díry se vyznačuje silným gravitačním polem a hmota, kterou pohltí – částice a elektromagnetické záření – ji nemůže opustit.

Spatřili čáru ze středu galaxie

Vědci objevili černou díru jako jasný světelný pruh, když pomocí Hubbleova vesmírného dalekohledu pozorovali trpasličí galaxii RCP 28, která se nachází 7,5 miliardy světelných let od Země.

Pozorování ukázala, že pás hvězd, které za sebou černá díra zanechává, měří přes 200 000 světelných let, což je zhruba dvojnásobek šířky Mléčné dráhy. Astronomové předpokládají, že ho tvoří stlačený plyn, ve kterém se rodí hvězdy.

Plyn sleduje černou díru, jejíž hmotnost výzkumníci odhadují na 20 milionů hmotností Slunce. Od své domovské galaxie, kterou opustila před 39 miliony let, se černá díra vzdaluje rychlostí 5,6 milionu kilometrů za hodinu, což je zhruba 4 500násobek rychlosti zvuku.

„Na Hubbleově snímku jsme objevili tenkou čáru, která ukazuje do středu galaxie. Pomocí Keckova teleskopu na Havaji jsme zjistili, že tato čára a galaxie jsou propojeny. Z analýzy útvaru jsme pak usoudili, že pozorujeme velmi hmotnou černou díru, která byla vyvržena z galaxie a zanechává za sebou stopu plynu a nově vzniklých hvězd,“ cituje magazín Live Science hlavního autora studie Pietera van Dokkuma, profesora fyziky a astronomie na Yaleově univerzitě.“

Teorie prchajícího monstra

Většina velkých galaxií, ne-li všechny, hostí ve svých centrech superhmotné černé díry. Aktivní superhmotné černé díry často vypouštějí vysokou rychlostí proudy materiálu, které můžeme pozorovat jako světelné pruhy.

Podobají se pásu, který vědci spatřili u černé díry „na útěku“. Tyto výtrysky se nazývají astrofyzikální jety.

„Vyvržené superhmotné černé díry byly předpovězeny už před 50 lety, ale žádná dosud nebyla jednoznačně pozorována.“                                                                                                         Pieter van Dokkum, profesor fyziky a astronomie na Yaleově univerzitě

Van Dokkum se svými spolupracovníky tento pás prozkoumal a zjistil, že nemá žádné z charakteristických znaků astrofyzikálního jetu. Jety slábnou, jak se vzdalují od zdroje vyzařování, ale ohon superhmotné černé díry sílí se vzdáleností od místa, které se zdá být jeho galaktickým bydlištěm. A zatímco jety vypouštěné černými dírami se od svého zdroje rozvětvují, pozorovaná stopa je lineární.

Vědecký tým dospěl ve své analýze k závěru, že vysvětlením pásu plynu a hvězd je superhmotná černá díra, která se prodírá plynem obklopujícím její galaxii. Tato černá díra současně plyn stlačuje do té míry, že v dlouhé  stopě, která se za ní táhne jako šňůra na prádlo, se spouští tvorba hvězd.

Výzkumníci přiznávají, že k potvrzení existence černé díry na konci záhadného pásu budou potřebná další pozorování jinými dalekohledy. Svým závěrům ale věří.

„Pokud se naše pozorování a analýzy potvrdí, bude to poprvé, co máme jasný důkaz, že superhmotné černé díry mohou unikat z galaxií,“ upozorňuje van Dokkum.

Jak se hraje galaktický kulečník

Jakmile bude útěk superhmotné černé díry ze vzdálené trpasličí galaxii potvrzen, další otázkou, kterou astronomové potřebují zodpovědět, je, jak se takový monstrózní objekt může ze své galaxie dostat.

„Nejpravděpodobnější scénář, který vysvětluje vše, co jsme viděli, je jeho vystřelení, způsobené vzájemným působením tří těles. Když na sebe gravitačně působí tři tělesa o podobné hmotnosti, nevede to zpravidla ke stabilnímu uspořádání, ale ke vzniku dvojhvězdy a vyvržení třetího tělesa,“ vysvětluje van Dokkum.

Černou díru tedy odpálila ven z galaxie gravitační partie se dvěma dalšími černými děrami, což popisuje následující obrázek.

AdVgbVEDMjYftePo2D4qUg-1200-80 Scénář (1 až 5) znázorňující dvě černé díry v partnerství předtím, než do něj zasáhne třetí černá díra, která naruší rovnováhu v centru galaxie a „vykopne“ jednu z černých děr do mezigalaktického prostoru. Obrázek 6 ukazuje plynnou stopu pozorovanou v nové studii. | zdroj: Kredit-van Dokkum et al.

Astronomové netuší, jak časté takové útěky černých děr z galaxií jsou.

„Vyvržené superhmotné černé díry byly předpovězeny už před 50 lety, ale žádná dosud nebyla jednoznačně pozorována,“ upozorňuje van Dokkum.

Zdroje:

Nejnovější články