Zvětšit obrázek

HLX-1 v kroužku, uvnitř galaxie. Kredit: NASA, ESA, S. Farrell, Wikimedia Commons.

Zvětšit obrázek

Australia Telescope Compact Array. Kredit: CSIRO, Australia.

Je to už docela dávná záhada. Když pomineme skutečnost, že už černé díry jako takové jsou nesmírně podivné a neuchopitelné a že když říkáme, že o nich něco víme, jsou vždycky tak trochu silácké řeči, tak až doposud bylo velmi nápadné, že nám scházely černé díry středních velikostí. Kosmologové více či méně přesvědčivě pozorovali černé díry hvězdných velikostí (zhruba o hmotnosti 3 až 20 Sluncí), které podle všeho vznikají v šílenství exploze supernovy. Zároveň byli přesvědčeni, že v srdci galaxií sedí skoro nepředstavitelně ohromné stvůry, supermasivní černé díry o hmotnosti miliónů až miliard Sluncí. Ale mezi těmito dvěma extrémy jako kdyby nic nebylo. Kde jsou všechny ty černé díry středních velikostí? Co když vůbec neexistují? Není ve vědě kolem černých děr něco špatně?

Odborníci se s přízrakem černých děr středních velikostí (IMBH, Intermediate-Mass Black Hole) rvali hodně dlouho. A v posledních dnech skončila tahle epická bitva jejich vítězstvím. Natalie Webb z Univerzity v Toulouse a CNRS s mezinárodním týmem  spolupracovníků potvrdili objekt HLX-1 coby černou díru o velikosti 9 tisíc až 90 tisíc Sluncí do takové míry, že se z něj podle všeho stává první oficiální černá díra střední velikosti. HLX-1, čili Hyperzářivý rentgenový zdroj 1 (Hyper-Luminous X-ray source 1), ze souhvězdí jižní oblohy Fénixe (lat. Phoenix) byl poprvé zpozorován náhodou v listopadu 2004, jako oslnivý bod, vyplivující spoustu rentgenového a taky rádiového záření, na periferii spirální galaxie ESO 243-49, vzdálené od nás zhruba 300 milionů světelných let. Velmi rychle si získal větší pozornost, než původně sledovaná galaxie. Nejprve dostal výjimečně strašlivé jméno 2XMM J011028.1-460421, záhy mu ale naštěstí někdo poskytl nesrovnatelně uživatelsky příjemnější přezdívku HLX-1. Pak v roce 2009 Sean Farrell ze Sydney Institute of Astronomy s dalšími kolegy prohlásili, že je to vlastně černá díra střední velikosti, která bývala centrální černou dírou maličké galaxie, slupnuté jako svačinka velkou spirální galaxií.

V roce 2010 se do pozorování objektu HLX-1 pustili astronomové s radioteleskopem Australia Telescope Compact Array (ATCA), jehož talíře stojí ve východní Austrálii poblíž města Narrabi. Podařilo se jim zachytit výtrysky rentgenového záření, které po pár dnech následovaly rádiové záblesky. Webb a spol. to vysvětlují tak, že kolem HLX-1 obíhá hvězda na hodně výstředné dráze. Když se přiblíží k HLX-1, tak z ní černá díra lačně vycucne kus hmoty, což vyvolá rentgenový zášleh.

 

Natalie Webb. Kredit: N. Webb, IRAP.

 Zároveň asi dochází k nějaké formě zpětného toku, kdy vysokoenergetické částice zasáhnou plyn kolem černé díry a to odpálí následný záblesk rádiového záření. Z jasnosti rentgenových a následných rádiových záblesků badatelé odvodili horní limit hmotnosti černé díry HLX-1 jako 90 tisíc Sluncí. Podle Seana Farella, který byl i členem týmu Webbové, je to ale poměrně konzervativní odhad a reálná velikost objektu se prý pohybuje kolem 20 tisíc Sluncí.

Zvětšit obrázek

Hvězdokupa Mayall II z Galaxie v Andromedě. Kredit: NASA, ESA, Wikimedia Commons.

Je to samozřejmě veliký odvaz, pro kosmology skoro jako ulovení Higgsova bosonu. Střední černé díry jim totiž nepříjemně scházely do skládačky představ o fungování vesmíru. Není například vyloučeno, že supermasivní černé díry vznikají právě z podobných děr středních velikostí. A jak je vůbec možné, že jsme o černých děrách této kategorie doposud nevěděli? Inu, asi jich je hodně, ale mnohé z nich se třeba zrovna nekrmí. Anebo se krmí tak decentně, že si toho nevšimneme. V minulosti jsme zaznamenali i nějaké další kandidáty na černé díry těchto velikostí, žádný z nich ale nakonec velkou díru do světa neudělal. V roce 2004 vzbudila pozornost údajná střední černá díra GCIRS 13E, vzdálená 3 světelné roky od naší supermasivní černé díry ve středu Mléčné dráhy. Dalším kandidátem ze stejného roku byl rentgenový zdroj M82 X-1 ve stejnojmenné galaxii, vzdálené zhruba 12 milionů světelných let. Černá díra o velikosti 20 tisíc Sluncí může být i například uprostřed kulové hvězdokupy Mayall II z Galaxie v Andromedě, která je ve skutečnosti asi také snězenou trpasličí galaxií. Každopádně teď do učebnic vstoupí asi právě HLX-1.

Zvětšit obrázek

Najdete rozdíl? M82 X-1 na snímcích rentgenové observatoře Chandra. Kredit: NASA/SAO/CXC.

Černé díry středních velikostí tedy asi existují, záhady kolem nich ale samozřejmě trvají. Jak tyhle černé díry vlastně vznikají? Při zhroucení jediné hvězdy asi těžko. V zásadě se nabízejí tři možnosti. Buď (1) postupným splýváním hvězdných černých děr, eventuelně pohlcováním dalších hmotných objektů, nebo (2) srážkami gigantických hvězd v hustých hvězdokupách, případně (3) smrsknutím supermasivních černých děr, k němuž by snad z nějakých podivných příčin mohlo dojít, a taky možná jde o (4) legendární primordiální černé díry z divokých časů Velkého třesku. Čím víc takových děr najdeme, tím to snad bude jasnější.

Prameny:

CSIRO 6.7. 2012, Science online 5.7. 2012, Wikipedia (Intermediate-mass black hole, HLX-1).