Infračervený kosmický teleskop NASA jménem WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) hledí do blízkého i hlubokého vesmíru v infračervené oblasti spektra a nachází tam podivuhodné věci. Nedávno ulovil doopravdy extrémní galaxii z mladého vesmíru, doposud nejzářivější, jakou jsme kdy viděli.
Nově objevená galaxie se honosí jménem WISE J224607.57-052635.0 a nejspíš ve svých útrobách skrývá pořádně velikou supermasivní černou díru. Infrateleskop WISE ji našel ve vesmíru vzdáleném 12,5 miliardy světelných let, jde tedy o velice starou záležitost. V poslední době je to již poněkolikáté, kdy jsme objevili náznaky existence gigantických černých děr, o velikostech v řádu miliard Sluncí, v docela mladém vesmíru. Je na pováženou, jak vlastně takové černé díry mohly vzniknout tak brzo po Velkém třesku. Teoretičtí astrofyzici se jistě opět zapotí.
Pokud jde o nově objevenou galaxii, její supermasivní černá díra nejspíš stáčí okolní hmotu do tvaru disku a nenasytně ji požírá. Disk hmoty obklopující singularitu černé díry se přitom žhaví na ďábelské teploty milionů stupňů Celsia a žhne vysokoenergetickým zářením. Střed galaxie je ale také podle všeho plný prachu, který pohlcuje viditelné záření a oslnivě sálá infračerveným zářením. Výsledkem toho všeho je, že galaxie WISE J224607.57-052635.0 září víc než 300 bilionů Sluncí. Svou zářivostí spadá do nedávno zavedené skupiny galaxií extrémně zářících v infračervené části spektra (ELIRG, extremely luminous infrared galaxies), kterých dnes známe cca 20.
Chao-Wei Tsai z Laboratoře tryskového pohonu NASA v kalifornské Pasadeně a jeho kolegové mají za to, že se stali svědky velmi intenzivní fáze ranné evoluce galaxií. Oslňující záře galaxie WISE J224607.57-052635.0 podle nich může být projevem dramatického růstu supermasivní černé díry této galaxie. Vědci, kteří svou studii uveřejnili v časopisu Astrophysical Journal, nabízejí tři možná vysvětlení, proč by ELIRG galaxie v ranném vesmíru mohly mít tak mohutnou supermasivní černou díru, kterou zřejmě potřebují k pohonu své obdivuhodné zářivosti. První možností podle nich je, že se tyhle supermasivní černé díry nezrodily malé. Potíž je v tom že zatím vůbec netušíme, jak vlastně supermasivní černé díry vznikají.
Druhým vysvětlením by mohlo být, že supermasivní černé díry ELIRG galaxií prolamují takzvanou Eddingtonovu mez, což je největší možná teoretická svítivost , jaké může dosáhnout těleso držené pohromadě gravitací. Jde o to, že záření při interakci s látkou vytváří tlak a Eddingtonova mez je takový zářivý výkon, při kterém se vyrovnává síla gravitace s tlakem zářením působícím v protisměru. Už jsme pozorovali černé díry, které asi prolomily Eddingtonovu mez, jenže supermasivní černé díry ELIRG galaxií by tuto mez musely prolomit opakovaně, aby dorostly do odhadované velikosti.
A nakonec, supermasivní černé díry v ELIRG galaxiích by také mohly Eddingtonovu mez posunout. Šlo by to tak, že by žraly hmotu rychleji, než obvykle považujeme za možné. Jako šílení galaktičtí žrouti. Mohlo by to snad fungovat, pokud supermasivní černé díry ELIRG galaxií rotují výrazně pomaleji, než myslíme. Jestli jsou ve své rotaci líné, tak by to mohlo znamenat, že jejich rotace méně odpuzuje okolní hmotu.
Extrémně žhnoucí ELIRG galaxie jsou zatím stále plné záhad. Jak se v podobný případech vždy říká, bude potřeba ještě spousta dalšího výzkumu na to, abychom tyto pozoruhodná galaktická monstra prokoukli. Pak se jistě dozvíme víc o historii galaxií i celého vesmíru.
Literatura
NASA Jet Propulsion Laboratory 21. 5. 2015, arXiv:1410.1751, Wikipedia (Wide-field Infrared Survey Explorer, Luminous infrared galaxy).
Radioteleskopy ALMA pozorovaly ohňostrůjné galaxie z mladého vesmíru
Autor: Stanislav Mihulka (15.03.2013)
Mladý vesmír bouřil aktivitou černých děr
Autor: Stanislav Mihulka (06.06.2013)
Teleskop WISE objevil tisíce nových hvězd, ale žádnou Nemesis
Autor: Stanislav Mihulka (18.03.2014)
Diskuze:
Je to rekord jen v rámci infra, nebo celkového výkonu?
Josef Hrncirik,2015-05-26 14:05:37
Nebyl by zářivý výkon, nebo očekávaný poločas vyzáření celkové hmoty ev. hmoty jen mimo č. díru? Nejlépe hustota hmoty atomy/m3 a poločas či čas očekávaného vyzáření?
čierne diery
Milan Baran,2015-05-26 07:45:14
Mám také laické otázky. Nemôže byť temná hmota veľkým množstvom čiernych dier? Čo drží pohromade mini čierne diery ako to nie je gravitácia? Bola prvá (napríklad) milisekunda vesmíru po veľkom tresku rovnako dlhá, ako je dnešná milisekunda?
Re: čierne diery
Vladimír Wagner,2015-05-26 09:00:55
Ve vesmíru by měly být tři druhy černých děr. Supermasivní černé díry v centru galaxií, konečná stádia velmi hmotných hvězd a zatím hypotetické mini černé díry. Všechny jsou drženy gravitací, tedy i ty mini díry. Supermasivní černé díry nemohou stát za temnou hmotou (jsou pouze v centru galaxií). Víme statistiku velmi hmotných hvězd, takže víme, kolik je zhruba jejich konečných stádií. Takže zůstávají mini černé díry, které by mohly hypoteticky vznikat v počátečních stádiích vesmíru. Poslední dobou se prováděla řada pozorování gravitačního čočkování a vyloučila se z velkou pravděpodobností celá oblast rozsahu velikostí těchto miniděr. I ty (nehledě na to, že zatím není důkaz, že vůbec existují) nemohou s vysokou pravděpodobností za temnou hmotou být. Více zde: http://www.osel.cz/7414-co-vsechno-jiz-vime-o-temne-hmote.html .
Re: Re: čierne diery
Milan Baran,2015-05-27 08:33:39
Opravte ma prosím, či to dobre chápem. Ak sa hmotné častice dostanú nejakou vonkajšou silou, ktorou nemusí byť vzájomné gravitačné priťahovanie hodne blízko k sebe, tak ich gravitačné priťahovanie narastie do takej miery, že vznikne mini čierna diera? Aj keď je gravitácia možno najslabšou silou. Tá štatistika veľmi hmotných hviezd a ich konečných štádií je založená ne viditeľnej hmote, alebo sa v nej počíta aj s temnou hmotou? Resp. nasávajú čierne diery aj temnú hmotu?
Re: Re: Re: čierne diery
Milan V,2015-05-27 13:52:52
Ano, pokud hmotu "nějak" zmáčknete, vznikne černá díra, mini, maxi nebo jiná.
Problém je, že např. Zeměkouli byste musel zmáčknout do kuličky o průměru 9mm, což se nikde v současném vesmíru nedá udělat jinak než při dohoření hvězdy, kdy ovšem vznikne ČD velká.
Malé tedy mohly vznikat pouze krátce po Velkém třesku.
Aby jich bylo dost na temnou hmotu, museli bychom o ně zakopávat na každém kroku.
ČD nasávají všechno, ale temné hmoty je v centru galaxií méně. Nemyslím ale, že proto, že by ji ČD vyluxovala. A nejspíš temná hmota při pohlcování nezáří.
Zdá se (mi), že temná hmota se ve hvězdách nehromadí.
Re: Re: Re: Re: čierne diery
Milan Baran,2015-05-29 07:24:56
Už niekto pozoroval nasávanie hmoty čiernou minidierou?
Re: Re: Re: Re: Re: čierne diery
Milan V,2015-05-29 12:22:21
Ještě nikdo nepozoroval černou minidíru, přímo, nepřímo ani jinak.
Ostatně její vlastní vypařování by mělo být mnohem zářivější, než ohřívání okolní hmoty (záleží samozřejmě na konkrétní velikosti).
Re: čierne diery
Martin Plec,2015-05-26 09:13:23
> Nemôže byť temná hmota veľkým množstvom čiernych dier?
Toto už zde bylo diskutováno mnohokrát, např. zde: http://www.osel.cz/695-temna-hmota-vesmiru.html.
> Čo drží pohromade mini čierne diery ako to nie je gravitácia?
Je to gravitace. Černé díry nepotřebují absolutně velké množství hmoty, ale velkou koncentraci hmoty - tedy hustotu. U miniaturních černých děr však hrají velkou roli i kvantové efekty. Viz třeba https://cs.wikipedia.org/wiki/%C4%8Cern%C3%A1_d%C3%ADra.
> Bola prvá (napríklad) milisekunda vesmíru po veľkom tresku rovnako dlhá, ako je dnešná milisekunda?
Ta otázka je položená špatně. Interpretoval bych ji následovně: "Byla rychlost fyzikálních dějů v první milisekundě stejná jako dnes?" Jenomže čas je určen rychlostí fyzikálních dějů, takže v tomto smyslu byla milisekunda stejně dlouhá. Navíc je třeba brát v úvahu relativitu času - rychlost toku času je ovlivněna pohybem i gravitací - s čím tedy tu dnešní milisekundu porovnávat?
Lze si představit, že úplně na počátku té první milisekundy (milisekunda je hrozně dlouhá doba) byla rychlost různých fyzikálních dějů v jiném poměru než dnes, ale to se dnes (zatím) nedá zjistit. Předpokládá se, že na počátku času byly stejné fyzikální zákony jako dnes, akorát kvůli extrémní hustotě energie dominovaly jiné efekty než dnes.
Re: Re: čierne diery
Milan Baran,2015-05-27 08:45:05
"rychlost toku času je ovlivněna pohybem i gravitací" Nebola v tej počiatočnej omáčke ešte malého vesmíru gravitácia tak vysoká, že čas mohol byť hodne ovplyvnený v porovnaní s dnešným, povedzme priemerným časom (alebo časom inde, ako na extrémne hmotných telesách)? Predpokladá sa, že za horizontom udalostí čiernych dier vplyvom gravitácie čas v podstate stojí.
Re: Re: Re: čierne diery
Martin Plec,2015-05-27 12:20:32
Problém je v otázce "Co se chápe pod pojmem čas?" Když tu otázku rozpitváte, jak jsem se stručně snažil naznačit, tak zjistíte, že tu vaši otázku, kterou se snažíte položit, nelze takto jednoduše formulovat. Nedává smysl.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
