Velká a malá černá díra. Kredit: Jose-Luis Olivares, MIT.

V centru galaxie, vzdálené od nás asi 800 milionů let, se nalézá supermasivní černá díra. Na tom by samo o sobě nebylo nic divného. Tahle černá díra ovšem trpěla škytavkou. Každých 8,5 pozemských dní se zakuckala a vyprskla kosmický plyn. Pak se tvářila, že se nic nestalo.

Pro vědce to bylo záhadou. Takové škytání jsme u supermasivní černé díry zatím nepozorovali. Dheeraj Pasham (DJ) z amerického MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research vedl početný mezinárodní tým, jehož součástí byli i čeští odborníci, který nabídl jako nejpravděpodobnější vysvětlení druhou, mnohem menší černou díru, co obíhá kolem supermasivní černé díry a na oběžné dráze prochází akrečním diskem svého supermasivního protějšku.

Dheeraj Pasham (DJ). Kredit: MIT.

Tento pozoruhodný výzkum mění tradiční pohled na akreční disky černých děr. Vědci je obvykle považují za relativně uniformní disky, tvořené převážně plynem, které rotují kolem černé díry. Pasham a spol. přišli s tím, že akreční disky mohou být různorodější. Jak se zdá, mohou obsahovat černé díry nebo i celé hvězdy.

Škytající supermasivní černou díru objevila automatizovaná síť teleskopů ASAS-SN (All Sky Automated Survey for SuperNovae). Tvoří ji 20 robotických teleskopů, které jsou umístěné na různých místech severní i jižní polokoule. Teleskopy ASAS-SN každou noc automaticky prozkoumají celou oblohu a pátrají po supernových a dalších transientních, tedy náhlých událostech. V tomto případě v prosinci 2020 detekovaly v jinak vcelku klidné oblasti oblohy asi tak tisícinásobné zjasnění supermasivní černé díry.

SPUSTIT ANIMACI

Simulace škytající černé díry. Kredit: Petra Sukova, Astronomical Institute of the CAS.

Pasham to brzy zjistil a díky šťastné souhře okolností měl možnost nasměrovat na místo zjasnění rentgenový teleskop NICER (Neutron star Interior Composition Explorer), instalovaný na palubě ISS na oběžné dráze. Intenzivní aktivita dotyčné supermasivní černé díry trvala zhruba 4 měsíce.

Když Pasham analyzoval získaná data, objevil v nich zmíněné škytání s periodou 8,5 dní, které je patrné ve velmi úzké oblasti rentgenového záření. Signál byl podobný tomu, když záři nějaké hvězdy nakrátko zablokuje obíhající planeta. Jenomže žádná planeta ani hvězda nezablokuje záření celé galaxie.

Pasham proto oslovil české teoretické fyziky, kteří navrhli, že pozorované chování vyvolává černá díra menší velikosti, obíhající supermasivní černou díru kolmo na její akreční disk, kterým tím pádem během jednoho oběhu dvakrát projde. Při průchodu diskem vytryskne hmota a záření, což se projeví jako škytání supermasivní černé díry.

Celý scénář by měl vypadat tak, že v prosinci 2020 jsme se stali svědky pozření nějakého třetího objektu, asi blízké hvězdy, supermasivní černou dírou. To vedlo k pozorovanému ohromnému zjasnění. Zároveň se do akrečního disku dostala spousta hmoty, kterou pak prolétávala menší černá díra. Badatelé odhadují, že supermasivní černá díra má hmotu asi 50 milionů Sluncí, zatímco menší černá díra jen asi 100 až 10 tisíc Sluncí.

Video: How to find zombie stars a.k.a black holes! | Dheeraj Pasham | TEDxDornbirn

Literatura

MIT 27. 3. 2024.

Science Advances online 27. 3. 2024.