Na mapování okolí černé díry se podíleli i čeští vědci

Většina černých děr je na obloze příliš malá na to, abychom mohli rozlišit jejich nejbližší okolí. Navzdory tomu jsme schopni zkoumat tyto tajemné objekty pozorováním chování hmoty v jejich blízkosti, která do nich postupně padá.

Jak se materiál blíží k černé díře, je zahřátý na vysokou teplotu a vyzařuje rentgenové záření, které se pak odráží od nedalekého plynu, s kterým toto záření interaguje. V těchto místech v těsné blízkosti černé díry je prostoročas velmi zdeformován a zakroucen působením extrémně silné gravitace.

Poprvé v historii vědci použili rentgenovou observatoř XMM-Newton, aby pomocí pozorování rentgenových ozvěn zmapovali okolí černé díry v jádře aktivní galaxie. IRAS 13224–3809, hostující galaxie pozorované černé díry, je jeden z nejproměnlivějších zdrojů rentgenového záření na obloze. Tento zdroj prochází velkými a rychlými změnami, kdy se jeho jasnost změní i 50tinásobně v průběhu několik hodin.

Související

Martin Pokorný

Příběh fosforu: Astronomové zkoumali mezihvězdný…

Martin Pokorný

Přístroje v Česku zaznamenaly na obloze mimořádně…

Dr. William Alston z University of Cambridge, hlavní autor nové studie, přirovnává tyto ozvěny k ozvěně zvuků v různých budovách, kde zvuk bude znít jinak v učebně a jinak v katedrále. To, jak zní ozvěna, závisí na geometrii místnosti a na materiálech, které se v ní nacházejí. Podobně se v ozvěnách rentgenového záření, které se šíří v blízkosti černé díry, projeví i geometrie a stav, v jakém je materiál před tím, než zmizí za horizontem událostí.

Protože jsou pohyb a vlastnosti plynu silně ovlivněny vlastnostmi černé díry, která ho pohlcuje, Dr. Alstonovi a jeho kolegům se podařilo také změřit hmotnost a rotaci centrální černé díry pozorované galaxie.

Materiál padající do černé díry kolem ní vytváří disk, nad kterým se nachází oblast s velice horkými elektrony s teplotou miliardy stupňů, která se nazývá korona. Zatímco astronomové hledali ozvěny rentgenového záření z korony odražené od disku, aby zmapovali geometrii této oblasti, všimli si něčeho neočekávaného: samotná korona změnila svoji velikost neuvěřitelně rychle, v průběhu několika dní.

K analýze dat, která byla pořízena během nejdelšího pozorování akreující černé díry družicí XMM Newton, trvajícího celkem 2 miliony sekund, tedy něco přes 23 dní, přispěli i čeští vědci.

Tým Astronomického ústavu Akademie věd ČR vyvinul program, pomocí kterého můžeme efektivně simulovat ozvěny rentgenového záření korony od akrečního disku v blízkosti černých děr. “K výsledkům studie bylo možné dospět jenom za použití tohoto kódu, který je zároveň přesný a dostatečně rychlý pro modelování dat, kdy se musí porovnat předpověď fyzikálního modelu s napozorovanými daty pro různé hodnoty charakterizující systém, např. hmotnost černé díry a její rotace,” upřesňuje Dr. Michal Dovčiak, hlavní autor použitého kódu a spoluautor publikované studie za českou část mezinárodního týmu.