Supermasivní černé díry mají limit velikosti: 50 miliard Sluncí

Ať supermasivní černé díry dělají co chtějí, za běžných okolností se prý nedostanou nad hmotu 50 miliard Sluncí. Když se gigantiční jedlíci odříznou od mezihvězdného plynu, tak je s jejich růstem v podstatě konec.

Supemasivní černá díra. Kredit: Chick-so-cute / deviantart.

Černé díry jsou nepředstavitelné. A supermasivní černé díry jsou představitelné ještě méně. Jsou to nezměrní jedlíci v srdci galaxií, kteří požírají hmotu a kynou nade všechny meze. Anebo spíš nekynou. V těchto dnech se objevila studie, podle níž mají supermasivní černé díry hranici, nad kterou už nemohou růst. Měla by to být hmota 50 miliard Sluncí.

Andrew King. Kredit: University of Leicester.

Naprostá většina galaxií má ve svém jádru supermasivní černou díru. Černá díra tam sedí, jako příšera v srdci temnoty. Kolem těchto černých děr obvykle krouží plyn v akrečním disku. Plyn v disku ztrácí energii, padá směrem dovnitř a krmí černou díru. Čistě teoreticky by supermasivní černá díra mohla narůst do takové velikosti, že by zničila akreční disk. Většina odborníků si ale myslí, že černé díry do takové velikosti ve skutečnosti nenarůstají.

Priya Natarajan z Yale a Ezequiel Treister z chilské University of Concepcion v roce 2008 odhadovali množství plynu, které měly černé díry k dispozici v ranném vesmíru, a také to, jak náruživě ho pojídaly. Dospěli k názoru, že ty nejvíce nenasytné černé díry mohly během dosavadní existence vesmíru dorůst do hmoty 50 miliard Sluncí. Objevy gigantických supermasivních černých děr, k nimž došlo v posledních letech, přiměly Andrewa Kinga z Univerzity v Leicesteru, aby se k těmto úvahám vrátil.

Priyamvada Natarajan. Kredit: Michael Marsland / Yale.

Pokud jde o velikosti největších známých supermasivních černých děr, vždy to jsou jenom odhady, které je nutné brát s docela velkou nadsázkou, a které nezřídka někdo zpochybňuje. Přece jenom jde o objekty z velice vzdáleného vesmíru, jejichž fungování se vymyká naší představivosti. S přihlédnutím k tomu se v současnosti za největší černou díru považuje objekt S5 0014+813 ze souhvězdí Cefea, jehož hmota by měla dosahovat 40 miliard Sluncí. Rekordní černé díře šlapou na paty kvasar SDSS J102325.31+514251.0 s hmotou odhadovanou na 33 miliard Sluncí, kvasar H1821+643 ze souhvězdí Draka se hmotou kolem 30 miliard Sluncí, a mediálně slavný kvasar APM 08279+5255 ze souhvězdí Rysa o hmotnosti 23 miliard Sluncí, který sedí ve středu gigantické eliptické galaxie.

Kvasar s gigantickou černou dírou a mohutným akrečním diskem. Kredit: NASA.

Objevy těchto galaktických monster vedly Kinga k tomu, že propočítal, jak velká může supermasivní černá díra být, aby fungoval její akreční disk. Nakonec dospěl ke hmotě 50 miliard Sluncí. Bez akrečního disku nemůže černá díra růst, ani když je supermasivní. Pak už totiž může jenom požírat neopatrné hvězdy, planety nebo asteroidy, které by do černé díry bez akrečního disku prostě spadly, což se děje málokdy, anebo může splynout s jinou černou dírou, což se děje ještě mnohem vzácněji. Supermasivní černá díra bez akrečního disku by mohla významně povyrůst jedině v případě, že by se srazila s jinou obrovskou supermasivní černou dírou, a takých je ve vesmíru pomálu. A kdo ví, jak by taková srážka vlastně dopadla.
Jak už to chodí, Priya Natarajanová, která před pár lety přišla s podobným limitem velikosti těch největších černých děr, s Kingem ne tak úplně souhlasí. King to prý příliš zjednodušuje a soustředí se jenom na stabilitu akrečního disku. Podle Natarajanové ale hraje nemalou roli i množství plynu v okolí supermasivní černé díry. Když se prý taková černá díra cpe příliš nenasytně, tak při tom vzniká spousta tvrdého rentgenového záření, které vyčistí okolí černé díry od plynu. A jak už bylo řečeno, černá díra bez plynu hladoví a neroste.

Video: Planting Seeds: Assembling the First Black Holes in the Universe / Priya Natarajan

Literatura
NewScientist 10. 12. 2015, arXiv:1511.08502, Wikipedia (List of most massive black holes).

Autor: Stanislav Mihulka

Datum: 13.12.2015

Tisk článku

Související články:

Dvojice monstrózních černých děr těsně před apokalyptickou srážkou Autor: Stanislav Mihulka (08.01.2015)
Monstrózní kvasar z úsvitu vesmíru Autor: Stanislav Mihulka (26.02.2015)
Nejmenší supermasivní černá díra ve známém vesmíru Autor: Stanislav Mihulka (13.08.2015)
Nemožně velká supermasivní černá díra Autor: Stanislav Mihulka (28.09.2015)

Diskuze:

Proč to má být limit

Karel Železný,2015-12-14 09:11:03

Chápu vysvětlení Natarajanové. Ale proč by měl disk být při nějaké velikosti centrální ČD sám o sobě nestabilní?