Zvětšit obrázek

Počítačová simulace znázorňující rotující černou díru. Černá sféra přestavuje horizont událostí, který obklopuje plynný disk (bíle a modré prstence). Bílý sloupec nad pólem je výtryskem materiálu z těsného okolí černé díry. Kredit – NASA

V středu galaxie Mléčné dráhy, ve vzdálenosti 27 tisíc světelných roků od nás se nachází silný rádiový zdroj zvaný Sagittarius A* (zkráceně Sgr A*). Mohlo by se jednat o obrovský disk tvořený prachem a plynem, který obklopuje předpokládanou obří centrální černou díru. Ze Země jej ovšem přímo pozorovat nemůžeme, protože nám ve výhledu brání prachová oblaka ležící v daném směru. Nicméně pokud se černá díra skutečně v centru Galaxie nachází, nezůstane zřejmě skryta navěky. Alespoň tomu nasvědčují výsledky měření provedená týmem Sheperda Doelemana (MIT, Haystack Observatory).

Zvětšit obrázek

Grafické znázornění virtuálního teleskopu skládající se z přístrojů na Havaji, v Arizoně a v Kalifornii. Kredit – Sheperd Doeleman, MIT

Aby pronikli prachovým závojem, za kterým je galaktické jádro schováno, využili astronomové vyšších rádiových frekvencí elektromagnetického spektra. Pro svá pozorování spojili síly hned tří rádiových teleskopů stojících na Havaji, v Kalifornii a v Arizoně. Vytvořili tak obří virtuální parabolu o průměru 4500 kilometrů. Díky tomu mohli pohlédnout na střed naší Galaxie s rozlišením 1000krát lepším než je schopen poskytnout Hubbleův kosmický dalekohled na oběžné dráze.

A výsledek? Rozměry centrálního objektu se zmenšily hned třikrát! Nejmenší zaznamenané detaily mají rozměry 1/3 vzdálenosti Země od Slunce.

Sheperd Doeleman k tomu říká: „Naše výsledky jsou silným důkazem toho, že se skutečně díváme na černou díru“. Tím, že pozorování vedla k výraznému zmenšení rozměrů centrálního objektu, se asi 10krát zvýšila jeho hustota. A právě toto dokládá myšlenku existence centrální černé díry.

A co víc, pozorování také odhalila více podrobností o interakce mezi Sgr A* a černou dírou. Superhmotná černá díra působí jako gravitační čočka a oblast, ze které přichází záření, se nám proto jeví větší než ve skutečnosti je. Studium záření naznačilo, že objekt Sgr A* nemá úplně přesně totožnou polohu s centrální černou díru, ale je vzhledem k ní trochu posunutý. Jedno z možných vysvětlení říká, že Sgr A* je pouze částí rotujícího disku materiálu, který obří černou díru obklopuje. Alternativně se může jednat o „trysku“ vysokorychlostních výtrysků hmoty z těsného blízkosti černé díry.

Zvětšit obrázek

Dráhy několika hvězd v těsné blízkosti středu Galaxie jak byly sledovány v průběhu desetiletí. Kredit – UCLA Galactic Center Group / Keck Observatory

„Všechny sofistikované modely, které existují pro plyn a prach plynoucí do černé díry i pro pravděpodobné výtrysky hmoty, mohou nyní být srovnávány s těmito pozorováními,“ poznamenává Sheperd Doeleman. „Nyní můžeme tyto teorie testovat a zjistit přesně, co se těsně u černé díry odehrává.“

Spustit

Animace pohybu hvězd.

Jen o několik dnů dříve byla publikována jiná práce týkající se rovněž centrální černé díry naší Galaxie. Andrea Ghez (University of California) a její spolupracovníci ji prostě zvážili. Podle jejich výsledků váží toto monstrum jako 4,5 miliónů Sluncí s chybou 0,6 miliónů. Tento výsledek je podstatně vyšší než dosud udávaná čísla stejného i jiných týmů.

Černá díra o této hmotnosti by měla mít poloměr asi 1/10 astronomické jednotky. Toto číslo je zajímavé i v souvislosti s výše zmíněným průzkumem centrálních oblastí Galaxie pomocí radioteleskopů.

Jak je vůbec možné vážit černou díru vzdálenou desítky tisíc světelných roků a ještě k tomu skrytou za oblaky prachu a plynu?

Astronomové k tomu využili nejmodernější přístroje a techniky, kterou jsou jim v dnešní době k dispozici. Pozorování probíhala za pomoci obřích dalekohledů Keck I a II na Havaji v infračerveném oboru spektra. Byla možná hlavně díky systému adaptivní optiky, jež umožňuje potlačit rušivý vliv zemské atmosféry.

Zvětšit obrázek

Snímek centrální oblasti Mléčné dráhy získaných na infračervených vlnových délkách 3,8 a 2,1 mikrometru. Šipka označuje polohu objektu Sagittarius A*. Kredit – UCLA Galactic Center Group / Keck Observatory

A v neposlední řadě vědci potřebovali pořádnou dávku trpělivosti. Po dobu deseti let totiž sledovali pohyb vybraných hvězd, které se nacházejí v těsné blízkosti centrální černé díry. Právě díky její obrovské hmotnosti se totiž takové hvězdy pohybují extrémně rychle. Jejich rychlosti přesahují 4500 km/s. A jedné z nich označené SO-2 naměřili dokonce rychlost 8000 km/s.

Pak už stačilo „jenom“ aplikovat zákony nebeské mechaniky a údaje o centrální černé díře byly na světě. A nejen její hmotnost. Podařilo se zpřesnit rovněž určení vzdálenosti Slunce od středu Mléčné dráhy. Ta činí 27 400 světelných roků s chybou 1 300 světelných roků.

Andrea Ghez připomíná, že tentokrát její tým vzal v úvahu celou řadu efektů, jež předchozí práce (včetně její samotné) zanedbávali: „Byli jsme tak trochu jako dospívající činící rozhodná ale nekvalifikovaná prohlášení. Mezitím jsme se poučili, že věci jsou mnohem komplikovanější. Vyrostli jsme z našich mladistvích let!“

Na závěr můžeme konstatovat, že nová čísla jsou více ve shodě se vztahem mezi hmotností černé díry a celkovou hmotností sférické složky velkých galaxií.

Zdroje:

Harvard-Shithsonian Center for Astrophysics
NewScientist.Com Sky&Telescope.Com