Soustava V404 Cygni. Kredit: G. Pérez Díaz (IAC).

Černé díry se svými singularitami pohltí vše, co se dostane za horizont událostí. A často také ohrožují okolní vesmír svými velmi energetickými polárními výtrysky hmoty (polar jets), které se řítí prostorem relativistickou rychlostí. Vystřelují je podobně jako slavné Hvězdy smrti ze světa Hvězdných válek. Britským vědcům se teď povedlo detailně pozorovat chování skutečně extrémního „paprsku smrti“ černé díry. Díky nim jsme se teď posunuli o něco blíž k pochopení mechanismu vzniku a fungování těchto neuvěřitelných proudů hmoty.

Poshak Gandhi. Kredit: University of Southampton.

Relativistické výtrysky hmoty jsou sice velmi nápadné a je obtížné je přehlédnout, jejich fungování je ale stále zahaleno nejasnostmi. Podle jedné z teorií vznikají tyto výtrysky uvnitř akrečního disku, v němž krouží hmota kolem hladového chřtánu černé díry. Extrémní gravitace uvnitř disku podle této představy hněte magnetická pole a stlačuje tím materiál v podobě plazmatu, který nakonec vystřelí podél protilehlých siločar jako dva polární výtrysky hmoty. Plazma se v nich řítí jako splašené a začne tam extrémně zářit. Není ale jasné, kde přesně k tomu dojde a proč.

Poshak Gandhi z Univerzity v Southamptonu a jeho kolegové před časem velmi detailně a v různých částech spektra pozorovali binární systém V404 Cygni, který tvoří hvězda v těsném svazku s černou dírou. Jak to v podobných situacích bývá obvyklé, černá díra užírá hmotu hvězdy a vytváří při tom polární výtrysky hmoty. Studii Gandhiho týmu v těchto dnech uveřejnil časopis Nature Astronomy.

Systém V404 Cygni je od nás vzdálený asi 7 800 světelných let a jeho hmotnost odpovídá asi 9 Sluncím. Gandhi a spol. pozorovali tuto soustavu v červnu 2015, kdy vyzářila jeden z nejvíce extrémních polárních výtrysků, jaké jsme kdy viděli. Výtrysk byl tak jasný, že V404 Cygni v té době mohli pozorovat amatérští astronomové s malými teleskopy. Kdyby se takovému výtrysku připletla do cesty terestrická planeta podobná Zemi, tak by nejspíš dopadla jako planeta Alderaan ve Hvězdných válkách.

V404 Cygni červnu 2015. Kredit: University of Southampton.

Badatelé pozorovali systém V404 Cygni zařízením pro vysokorychlostní snímání ULTRACAM teleskopu William Herschel Telescope na ostrově La Palma a zároveň i vesmírným teleskopem NASA NuSTAR. Klíčové bylo, že ULTRACAM zvládne 28 snímků za sekundu, což umožňuje pozorovat velmi rychlé astrofyzikální jevy.

Díky tomu se jim povedlo zachytit prodlevu o délce 0,1 sekundy, která dělila rentgenový záblesk z bezprostřední blízkosti dotyčné černé díry – kde zřejmě vzniká polární výtrysk – a záblesk v oblasti viditelného světla, což odpovídá rozzáření plazmy. Za tuto dobu urazí světlo asi 30 tisíc kilometrů, hmota pochopitelně ještě méně. To je vlastně špatná zpráva, protože soudobé přístroje nejsou na vzdálenost 7 800 světelných let schopné rozlišit, co se na prostoru o velikosti 30 tisíc kilometrů může odehrávat. Na pozorování se kromě toho podílel i britský radioteleskop AMI-LA v Cambridge, který detekoval rádiové vlny z vnějšího konce polárního výtrysku.

Gandhi a spol. poodkryli tajemství paprsků hvězdy smrti našeho vesmíru. Nepohání je ovšem lasery, nýbrž gravitace a magnetická pole. Na detailní vysvětlení mechanismu polárních výtrysků si ale ještě budeme muset počkat. Studie Gandhiho týmu také ukazuje, že polární výtrysky černých děr hvězdných velikostí, jako je právě V404 Cygni, fungují zřejmě na podobné fyzice, jako monumentální polární výtrysky supermasivních černých děr.

Video:  Flaring Black Hole Accretion Disk in the Binary System V404 Cygni


Literatura
University of Southampton 30. 10. 2017, Nature Astronomy 30. 10. 2017.