Zvětšit obrázek

Rotující monstrum. Kredit: NASA/JPL-Caltech.

Supermasivní černé díry jsou jen obtížně přístupné naší představitelnosti. Přesto jsou, utvářejí celé galaxie a mají vlastnosti, které můžeme odhalovat. Jde to jen ztuha a obvykle bývá ve hře více konkurenčních hypotéz. Pokud jde o supermasivní černé díry v centru aktivních galaxií, jejich vlastnosti můžeme odvozovat z jejich emisí rentgenového záření. Potíž je v tom, že uspořádání rentgenových emisních čar supermasivních černých děr popisuje několik různých astrofyzikálních modelů a dělají to stejně dobře. Jak z toho ven?

Zvětšit obrázek Guido Risaliti. Kredit: INAF.

Zvětšit obrázek Dva modely vysvětlující charakter rentgenového záření. Rentgenové teleskopy potvrdily v případě NGC 1365 horní model. Kredit: NASA/JPL-Caltech

Podle všeho nedávno došlo k průlomovému pozorování supermasivní černé díry v srdci Seyfertovy galaxie s extrémně jasným aktivním centrem NGC 1365. Je to famózní spirální galaxie s příčkou ze souhvězdí Pece (Fornax), přezdívaná Great Barred Spiral Galaxy a vzdálená asi 56 milionů světelných let. Guido Risaliti z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics v Massachusetts a italského Národního institutu pro astrofyziku a jeho kolegové k tomu použili schopnosti moderních rentgenových observatoří NuSTAR (NASA) a XMM-Newton (ESA). S jejich pomocí získali velmi kvalitní rentgenová spektra záření z centra zmíněné galaxie.

Zvětšit obrázek Dechberoucí galaxie s příčkou NGC 1365. Kredit: ESO, Wikimedia Commons.

Zvětšit obrázek Gabriel Török z Filozoficko-přírodovědecké fakulty Slezské univerzity v Opavě. Kredit: SLU.

Supermasivní černé díry jsou obklopené akrečním diskem hmoty, která kolem gigantické černé díry rotuje zběsilou rychlostí. Z Einsteina vyplývá, že čím rychleji určitá černá díra rotuje, tím těsněji ji její akreční disk obtáčí. A čím blíže je akreční disk k černé díře, tím více zdrcující gravitace černé díry ohýbá rentgenové záření, které supermasivní černá díra vyzařuje do okolního vesmíru. Badatelé hledali právě tento vliv gravitace černé díry tak, že analyzovali rentgenové záření emitované atomy železa (Fe) z akrečního disku. Měření sondy XMM-Newton odhalila, že rentgenové záření vydávané železem z akrečního disku galaxie NGC 1365 je opravdu ohýbané a Sonda NuSTAR zase potvrdila, že tohle ohýbání má na svědomí gravitace supermasivní černé díry a ne třeba materiál v jejím okolí. Měření rentgenového záření vyšších energií teleskopem NuSTAR ukazují, že inkriminované železo je tak blízko k černé díře, že její gravitace musí mít na jeho záření zásadní vliv.

Zvětšit obrázek XMM-Newton hezky ruku v ruce s NuSTARem. Kredit: NASA/JPL-Caltech/ESA/CfA/INAF.

Zvětšit obrázek Rentgenové teleskopy v elektromagnetickém spektru. Kredit: ASA/JPL-Caltech.

Po vyloučení možných alternativ použil Risalitiho tým získaná rentgenová spektra k určení rychlosti rotace studované černé díry. Dospěli k závěru, že místní supermasivní černá díra, která má hmotnost kolem 2 milionů Sluncí, rotuje tak rychle, jak ji to jenom Einsteinovy rovnice dovolí, tedy poblíž relativistického limitu. Jak je vidět, rentgenová observatoř NuSTAR se rychle dostává na výsluní. Výsledků Risalitiho a spol. si cení i Gabriel Török, odborník na pozorování rentgenových družic z Ústavu fyziky Filozoficko-přírodovědecké fakulty Slezské univerzity v Opavě. Vůbec první změření extrémní rotace supermasivní černé díry vidí jako významný přínos k představám o těchto vesmírných monstrech, i když právě využití rentgenového spektra železa podle Töröka nese jistý punc kontroverze a může skrývat určité problémy. Od početného týmu odborníků kolem teleskopu NuSTAR i dalších rentgenových observatoří prý nepochybně můžeme čekat i nadále velké věci.

Literatura

NASA News 27.2. 2013, Nature 494: 449–451, Wikipedia (NGC 1365).