Chaotický akreční disk kolem pomalu rotující supermasivní černé díry. Kredit: K. Pounds et al. / University of Leicester.

Černé díry jsou zhmotnělá řešení rovnic obecné relativity, která svojí drtivou gravitační silou nepropustí ven ani světlo. Takže jsou opravdu černočerné. Paradoxně jsou ale zároveň nesmírně významné pro astronomii, protože nabízejí úžasně efektivní způsob získávání energie z hmoty. Důsledkem toho je, že když hmota z akrečního disku, v němž hmota krouží kolem nenasytné černé díry, padá do jejího relativistického chřtánu, tak vznikají nesmírně energetické jevy. Nejtemnější objekty ve vesmíru vlastně pohánějí ty nejvíce zářivé objekty ve vesmíru.

Ken Pounds.

Kredit: University of Leicester.

V centru prakticky každé galaxie sedí supermasivní černá díra. Ty mohou být výhružně klidné, jako je třeba ta naše v Mléčné dráze anebo třeba zběsile divoké a polykat hmotu jako o život. V takovém případě jde o aktivní galaktická jádra, která na nás ohromně energeticky září z hlubokého vesmíru. Detaily mechanismu, kterým černý díra „roztáčí“ motor aktivního galaktického jádra, jsou ale zatím nejasné. V řadě případů zřejmě akreční disky rotují jinak než samotná černá díra, která někdy rotuje asi velmi pomalu, z čehož vznikají složité a chaotické pohyby hmoty v disku. Výsledky jsou pak „rozhozené“ akreční disky (anglicky misaligned discs).

Aktivní Seyfertova galaxie Kružítko na snímku Hubbleova teleskopu. Kredit: NASA, Andrew S. Wilson (University of Maryland); Patrick L. Shopbell (Caltech); Chris Simpson (Subaru Telescope); Thaisa Storchi-Bergmann and F. K. B. Barbosa (UFRGS, Brazil); and Martin J. Ward (University of Leicester, U.K.).

Ken Pounds z Leicesterské univerzity a jeho tým prozkoumali stravovací návky supermasivní černé díry v srdci galaxie PG1211+143, která se nachází v souhvězdí s poetickým jménem Vlasy Bereniky (Coma Berenices) a je od nás vzdálená přes 1 miliardu světelných let. Badatelé použili data evropské rentgenové observatoře XMM-Newton a vytáhli z nich rentgenové spektrum záření aktivního jádra zmíněné galaxie. PG1211+143 je takzvaná Seyfertova galaxie, což znamená, že jde o aktivní galaktické jádro, které není kvasar, protože jsou kolem jádra zřetelné další části této galaxie.

Pounds s kolegy zjistil, že rentgenová spektra jádra galaxie PG1211+143 zahrnují extrémní rudý posuv. Vyvodili z toho, že do supermasivní černé díry v této galaxii padá hmota skutečně nepředstavitelnou rychlostí, asi 30 procenty rychlosti světla. Řítí se tedy rychlostí asi 100 tisíc kilometrů za sekundu. Jde o plyn, který se nachází velice blízko supermasivní černé díry a zmíněné relativistické rychlosti plyn dosahuje asi tak ve vzdálenosti dvaceti průměru horizontu událostí supermasivní černé díry. To je co by v astronomickém měřítku kamenem dohodil.

XMM-Newton. Kredit: ESA.

Pozorování aktivního galaktického jádra galaxie PG1211+143 je v souladu s nedávnými simulacemi britského superpočítačového centra DiRAC (Distributed Research using Advanced Computing), jehož pobočka sídlí právě v Leicesteru. Jak říká Pounds, supermasivní černá díra galaxie PG1211+143 má hmotu asi 40 milionů Sluncí a vzhledem k tomu, jak je aktivní galaktické jádro jasné, je také dobře živená. Poundsův tým dokázal v blízkosti tohoto monstra sledovat oblak hmoty, zhruba o velikosti Země, který se blížil k černé díře. Než ho supermasivní díra schlamstla, tak dosáhl právě oné snové rychlosti 30 procent rychlosti světla.

Výsledky Poundse a jeho spolupracovníků přispějí k pochopení mechanismu krmení černých děr a jejich růstu. Zvláště u supermasivních černých děr stále nechápeme, jak mohly tak rychle vyrůst už ve velmi mladém vesmíru. Jedním z možných vysvětlení je, že za jistých okolností se dovedou krmit mnohem rychleji a intenzivněji, než jsme si mysleli.

Video:  Computer simulation predicts matter plunging into a black hole at extreme velocity


Literatura
Royal Astronomical Society 20. 9. 2018, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 481: 1832–1838.