Zvětšit obrázek

Galaxie NGC 4696 patřící do galaktické kupy Centaurus byla jednou z devíti, na které se vědci pomocí observatoře Chandra zaměřili. Snímek je složený z rentgenového, rádiového a infračerveného záření. Kredit: X-ray: NASA/CXC/KIPAC/S.Allen et al; Radio: NRAO/VLA/G.Taylor; Infrared: NASA/ESA/McMaster Univ./W.Harris

„Pokud byste vyrobili automobilový motor, který by byl tak efektivní jako některá z těchto černých děr, mohli byste ujet miliardu mil na jeden galon paliva,“ říká o výsledcích výzkumu Steve Allen ze Stanford University. Mezinárodní tým pod jeho vedením se zaměřil na staré, málo aktivní černé díry sídlící v jádrech galaxií. Ve srovnání s extrémně zářivými a rychle rostoucími černými děrami v galaxiích zvaných kvasary, které vědci pozorují v ranném vesmíru, jsou tyto „tiché“ až téměř nudné.

Zvětšit obrázek

Přehled všech devíti galaxií studovaných v rámci zmíněné publikace. Kredit: NASA/CXC/Stanford U./S.Allen et al.

Za pomoci kosmické observatoře Chandra astronomové zkoumali černé díry v jádrech devíti eliptických galaxií ležících do vzdálenosti 400 miliónů světelných roků od nás. I tyto galaxie přitom zřejmě v dávné minulosti byly kvasary. Každá z černých děr má hmotnost dosahující miliard hmotností našeho Slunce. Jsou obklopeny tzv. horizontem událostí, oblastí, ve které je gravitace objektu natolik silná, že hmota ani záření odtud nemůže uniknout. Hmota, která se dostane do vzdálenosti kolem miliónu poloměrů horizontu událostí, je černou dírou gravitačně zachycena, začíná se pohybovat směrem k ní a stává se „palivem“ pro pohon černé díry.

Plyn proudící na černou díru nepadá přímo do jejího nitra, ale soustředí se v plochém disku kolem ní, což je jakási „přestupní stanice“ do černé díry. Zde dochází ke tření a vzájemnému působení se silným magnetickým polem, které vede ke uvolnění energie buď ve formě rozptýleného světla nebo úzkých výtrysků hmoty.

Zvětšit obrázek

Ilustrace znázorňuje plyn dopadající na černou díru. Většina je ho pohlcena, ale část vytváří obří výtrysky směřující pryč od černé díry téměř rychlostí světla. Kredit: NASA/CXC/M.Weiss

Většina energie v těchto výtryscích je vyzářena v rádiovém oboru spektra, ale minimálně jedna ze studovaných černých děr produkovala rovněž energetičtější rentgenové záření. „Energie v těchto výtryscích je naprosto obrovská, kolem biliónu biliónů biliónů wattů,“ uvádí Steve Allen. Co je rovněž důležité, výtrysky se šíří od černé díry téměř rychlostí světla a „vykusují“ v okolním prostředí obrovské bubliny, které mohou mít v průměru až desítky tisíc světelných roků.

Zvětšit obrázek

Tato ilustrace ukazuje obrovské dutiny (či bubliny), které výtrysky z černých děr „vyfouknou“ v mezihvězdné hmotě v okolí černé díry. Kredit: NASA/CXC/M.Weiss

A právě tyto bubliny pomohly astronomům určit jak efektivní černé díry jsou. Nejdříve odhadli množství paliva ve formě plynu, které má příslušná černá díra k dispozici, aby posléze určili energii potřebnou k vytvoření těchto obrovských bublin. Výsledky se ukázaly být velmi překvapivými. Tyto na první pohled „tiché“ černé díry totiž ve formě výtrysků vysokoenergetických částic vydávají asi 1000krát více energie než vyzáří v elektromagnetickém spektru. Odpověď na tuto otázku není známa. „Je to záhada, jak tyto černé díry výběrově vrhají množství energie do výtrysků, aniž by produkovaly příliš mnoho světla,“ komentuje zjištění další člen týmu Christopher Reynolds z University of Maryland.

A to není všechno. Obrovské množství energie, které černé díry uvolňují formou výtrysků, rovněž ohřívá okolní prostředí a zabraňuje tomu, aby se přítomný plyn ochlazoval a spojoval se do miliónů či miliard nových hvězd. Znamená to, že obří galaxie v podstatě už dále nemohou růst, protože v nich nemohou vznikat nové hvězdy. Jejich centrální černé díry nakonec totiž jejich další růst doslova „umrtví“. Vědci si v současné době nejsou zcela jisti odpovědí na otázku proč největší galaxie ve vesmíru nemohou být ještě větší. Zde zveřejněné výsledky nabízejí možné vysvětlení. A Christopher Reynolds k tomu dodává, že „… (nový výzkum) ukazuje přímou vazbu mezi černými děrami a formováním galaxií, což je v současné astrofyzice žhavým tématem.“

Studie rovněž přinesla poznání, že hmota je na takovou černou díru přesouvána plynule po dobu několika miliónů let.

Zdroje:
www.newscientist.com
www.space.com
University of Maryland Press release
NASA Press release