Černá díra spolkla neutronovou hvězdu. Naznačují to vlny ve vesmíru

MAGAZÍN - Vesmír autor: Ladislav Loukota

Detektory gravitačních vln rozevírají okna vesmíru dokořán. Dokázaly objevit vzácnou kolizi černé díry a neutronové hvězdy.

Tak to může vypadat, když černá díra potkává neutronovou hvězdu

Tak to může vypadat, když černá díra potkává neutronovou hvězdu,zdroj: Carl Knox/OzGrav ARC Centre of Excellence

Naše smysly jsou příliš nedokonalé. Člověk je s to více méně detekovat zvuk pomocí sluchu, tlak pomocí hmatu, chuť a čich pomocí nosu a jazyka – a světlo pomocí očí.

Čtyři z pěti základních smyslů jsou ale v astronomii k ničemu. Vesmír k nám nevysílá žádné zvukové signály, k tomu by meziplanetární prostor musel být natlakován nějakým médiem. Po staletí tak byli astronomové odkázáni jenom na pozorování svým zrakem.

Teprve v druhé polovině dvacátého století jako kdyby vědě narostly nové smysly. Nově vybudované radioteleskopy začaly poslouchat radiové signály, další paleta přístrojů pak detekovala záření infračervené, gama a nejnověji třeba i gravitační vlny.

Drobné změny časoprostoru, předpovězené Albertem Einsteinem, sledují obří detektory LIGO (USA) a Virgo (Evropa) pomocí laserových interferometrů.

Dlouho nebylo jasné, zda jsou moderní detektory gravitačních vln dostatečně citlivé. Zpráva z roku 2016, za kterou byla později udělena Nobelova cena za fyziku, však odhalila, že astronomie skutečně získala další smyslový orgán.

Od detekce první známé gravitační vlny uplynuly skoro tři roky. Za tu dobu byly nejčastěji detekovány mergery (splynutí) černých děr, při nichž se dvě gravitační singularity (teoretické body v prostoru, kde gravitační pole a jiné fyzikální veličiny nabývají nekonečných hodnot) spojují do jedné singularity.

Vzácným objevem byla i detekce spojení dvou neutronových hvězd, jejichž srážka vede ke kilonově – zdroje gama záblesků a silného elektromagnetického záření vznikajícího v důsledku radioaktivního rozpadu nově vzniklých prvků.

Až nejnověji výzkumníci zabývající se gravitačními vlnami objevili signál, který odpovídá kolizi černé díry a neutronové hvězdy – tělesa tvořeného převážně neutrony a udržovaného pohromadě gravitační silou.

Pozoruhodná kolize

Událost známou jako S190814bv  zachytily observatoře gravitačních vln LIGO a Virgo ve středu 14. srpna. Trvala jedenáct minut.

Teď se analyzují hodnoty zaznamenaných gravitačních vln. Ověřují se také pomocí dalších astronomických metod. Ze signálu gravitačních detektorů totiž lze získat jenom omezené množství dat.

V ideálním případě, jako během kolize kilonovy, má LIGO a Virgo posloužit jako jakýsi "systém včasného varování", který astronomům z jiných teleskopů napoví, kam namířit optické teleskopy, antény a další reportoár astronomie. Přesto je již nyní jasné, že novinka si zasluhuje maximální pozornost.

Signál S190814bv, který má místo původu v galaxii vzdálené 900 milionů světelných let, totiž odpovídá srážce dvou objektů o překvapivé malé hmotnosti. Jeden má pětinásobek hmotnosti Slunce, druhý méně než trojnásobek.

Takové rozložení sil odpovídá s 99procentní pravděpodobností právě kolizi neutronové hvězdy (menšího tělesa) a černé díry (většího tělesa – byť by to byla nejmenší detekovaná černá díra).

Kolize černé díry a neutronové hvězdy by skýtala zajímavé důsledky i pro teoretické astronomy. Znamenala by, že podobné binární systémy (systémy dvou objektů, které se přitahují gravitační silou a obíhají kolem společného těžiště) dosud zcela hypotetické, skutečně mohou existovat. Mohli bychom dokonce získat poznatky, jak vznikají.

Mají povahu vzájemného náhodného zachycení, anebo se černá díra a neutronová hvězda vytvořily postupně jedna vedle druhé, například ze dvou obřích hvězd jako torza jejich někdejší vzájemné slávy?

To snad napoví další studium S190814bv. Ale dokonce i pokud další sledování regionu neodhalí důkazy o přítomnosti neutronové hvězdy – potenciálně přes chybějící elektromagnetické záření – byl by jev pozoruhodný. Znamenalo by to, že jsme objevili dosud nejmenší známou černou díru, jejíž hmotnost je pouze třikrát větší než hmotnost Slunce.

Zlatý věk před námi

Objev má každopádně šanci vstoupit do učebnic – a být dalším signálem z kosmu, který by bez nových detektorů unikl naší pozornosti. 

I detektory gravitačních vln přitom mohou být jenom jedním z vícera nových smyslových orgánů astronomie. Stejným včasným varováním jsou i nové radioteleskopy, které detekují mysteriózní rychlé radiové záblesky. A stále probíhá hledání neutrin jako dalšího potenciálního astronomického posla.

 Zlatý věk astronomie je tak možná stále teprve před námi.

Tagy: vesmír neutronová hvězda černá díra věda a poznání