Supermasivní černá díra s rentgenovými echy. Kredit: Dan Wilkins / Stanford.

Když astrofyzik Dan Wilkins z americké Stanford University a jeho kolegové pozorovali rentgenové záření supermasivní černé díry, v galaxii I Zwicky 1 (I Zw 1), vzdálené 800 milionů světelných let, tak si všimli něčeho zvláštního. Za sérií jasných rentgenových záblesků, pěkných, ale jinak obvyklých, následovaly další záblesky s odlišnými charakteristikami.

Dan Wilkins. Kredit: KIPAC/Stanford University.

Teorie říká, že by tato rentgenová echa měla pocházet zpoza černé díry. Wilkins upozorňuje, že to nemůže být záření přímo z černé díry. Z té se nemůže dostat nic, ani záření. Pozorovaný jev, kterého jsme teď svědky poprvé, má na svědomí další neobvyklá vlastnost černých děr. Svou drtivou gravitací ohýbá časoprostor, vytváří extravagantní magnetické pole a také ohýbá dráhy paprsků záření, které tam prolétá.

Logo. Kredit: Stanford University.

Ve skutečnosti jde o první přímé pozorování záření zpoza černé díry. Předpovídá to Einstenova obecná teorie relativity, ale zatím nikdy jsme něco takového neviděli. Původní motivací tohoto výzkumu byla snaha dozvědět se víc o dalším záhadném rysu černých děr – jejich koroně. Ta vzniká, když do černé díry padá okolní materiál a v důsledku toho se uvolňují obrovská množství energie. Korona generuje rentgenové záření a jejím zmapováním se můžeme dozvědět víc o samotné černé díře.

Budoucí vesmírná rentgenová observatoř Athena. Kredit: ESA.

Detailní mechanismy vzniku korony zatím nejsou známé. Podle převládající teorie se na počátku řítí do černé díry kosmický plyn a zahřívá se přitom na miliony stupňů. Při těchto teplotách se elektrony oddělují od atomů a vytvářejí magnetizované plazma. Rotace černé díry přitom tvaruje magnetická pole, která ve výsledku připomínají magnetická pole v koroně Slunce. Působením magnetických polí vznikají vysokoenergetické elektrony a ty zase vytvářejí pozorované rentgenové záření.

Astrofyzici hodlají i nadále korony černých děr pozorovat a studovat. Významnou pomocí by se pro ně měla stát připravovaná evropská vesmírná rentgenová observatoř Athena (Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics). Na vývoji přístrojů pro tuto observatoř se přímo podílí i Wilkins s dalšími odborníky. Podle Wilkinse Athena poskytne ohromující možnosti, včetně pozorování ve velkém rozlišení v mnohem kratším pozorovacím čase, než jaký je pro taková pozorování nutný dnes.

Video: Astronomers detect light behind black hole that again proves the Einstein Theory of Relativity

Literatura

Stanford News 28. 7. 2021.

Nature 595: 657–660.