Zvětšit obrázek

Jak by mohla vypadat soustava 4U 1630-47. Kredit: NASA/ CXC/ M. Weiss.

Představte si černou díru hvězdné velikosti. Sedí si někde ve vesmíru a polyká tam hmotu ze svého okolí. Konzumovaná hmota vytváří rotující akreční disk a zároveň směrem od černé díry kvílejí dva nesmírně rychlé polární výtrysky hmoty (polar jets). Až potud víme na čem jsme. Takhle to funguje, tyhle jevy pozorujeme celá desetiletí. Když se jim ale podíváme pod pokličku … Záhady jedna větší druhá. Z čeho vlastně jsou polární výtrysky černých děr? Jak jsou vlastně rychlé? A co je, ke všem čertům, pohání? Až doposud jsme dost tápali.

Zvětšit obrázek

María Díaz Trigo. Kredit: ESO.

Zajímavé odpovědi ohledně polárních výtrysků černých děr nabízí astronomka María Díaz Trigo z Evropské jižní observatoře (ESO). Její tým detailně pozoroval rádiové a rentgenové záření kandidáta na černou díru hvězdné velikosti 4U 1630‑47, který funguje v rentgenové dvojhvězdě. Rentgenová data poskytla evropská vesmírná observatoř XMM‑Newton a rádiová data zase soustava teleskopů CSIRO Australia Telescope Compact Array (ATCA). Vědci věděli, že tahle černá díra je aktivní, zároveň u ní ale nepozorovali stopy polárních výtrysků. Ani v rádiové, ani v rentgenové oblasti. O několik týdnů později je zaskočilo, když se v rádiovém záření 4U 1630‑47 objevily neklamné stopy polárních výtrysků a v rentgenové oblasti taky. Ze získaných dat postupně vyplynulo, že v případě 4U 1630‑47 jeden z polárních výtrysků směřuje k Zemi a druhý směrem od nás do hlubin vesmíru.

Zvětšit obrázek

Rentgenová observatoř XMM-Newton. Kredit ESA.

Zároveň se potvrdilo, že dotyčné výtrysky obsahují spoustu kladně nabitých atomů. Už delší dobu víme, že polární výtrysky obsahují záporně nabité elektrony. Víme ale také, že výtrysky jako takové nejsou záporně nabité. Dlouho nebylo jasné, jestli kladný náboj polárních výtrysků černých děr vytvářejí pozitrony, čili protějšky elektronů z antihmoty anebo něco jiného, dejme tomu kladně nabité atomy. Teď se vůbec poprvé přesvědčivě potvrdilo, že jde o kladně nabité atomy. Trigová a spol. vystopovali ve výtryscích atomy niklu a železa a je tudíž zřejmé, že kladný náboj výtryskům poskytuje běžná hmota.

Zvětšit obrázek

Soustava radioteleskopů Australia Telescope Compact Array. Kredit: CSIRO.

Zvětšit obrázek

Aktuální model fungování černé díry s výtrysky hmoty v rentgenové dvojhvězdě. Kredit: Miller-Jones (ICRAR), software – R. Hynes.

Co to vlastně znamená pro astrofyziky? Představovali si tam spíš pozitrony. Řada lidí se bude muset smířit s tím, že jejich oblíbená hypotéza prohrává, což bolí, vážně bolí. Kladně nabité atomy jsou mnohem těžší než pozitrony, takže polární výtrysky hmoty odnášejí od černých děr mnohem víc energie, než jsme si doposud mysleli. Dlouho také nebylo jasné, jestli dotyčné výtrysky pohání samotná rotace černé díry, anebo je má na svědomí akreční disk vířící kolem černé díry. Trigová se teď s kolegy vyslovila ve prospěch tvarování a pohánění výtrysků hmoty rotací akrečního disku. Jak ovšem přiznávají, k potvrzení tohoto mechanismu budou ještě nutná další pozorování. Z rentgenových dat se jim také povedlo odvodit rychlost tryskání hmoty ve výtryscích na pořádně relativistických 198 tisíc kilometrů za sekundu, tedy na 66 procent rychlosti světla. Jde o zatím nejpřesnější odhad rychlosti výtrysku hmoty běžné černé díry hvězdné velikosti.

Literatura

ICRAR News 14. 11. 2013, Nature online 13. 11. 2013, Wikipedia (Polar jet).