Zvětšit obrázek

Obrázek ze simulace černé díry a akrečního disku. Červeně jsou vyznačeny zdroje měkkého RTG záření z akrečního disku, modře je vyznačena oblast hala kolem akrečního disku vyzařující ve tvrdém RTG. [Photo: NASAs Goddard Space Flight Center/J. Schnittman, J. Krolik (JHU) and S. Noble (RIT)]

Pomocí superpočítačové simulace plynu padajícího do černé díry provedli vědečtí pracovníci Johns Hopkins University a Rochester Institute of Technology pod vedením Jeremyho Shnittmana důkladnou analýzu způsobu, jakým způsobem vzniká RTG záření v akrečním disku okolo černých děr. Vše si můžete prohlédnout v názorném videu.

Zvětšit obrázek

Vedoucí výzkumné skupiny a specialista NASA na simulaci černých děr Jeremy D. Schnittman [zdroj: https://science.gsfc.nasa.gov]

Rozžhavený plyn, padající ve spirále do černé díry, dosahuje až poloviny rychlosti světla. Vnější pozorovatel (ve videu cca 45^° nad rovinou akrečního disku) by pak díky dopplerovskému posunu extrémně rychle se pohybující hmoty, viděl jasněji tu část hmoty, která se pohybuje k pozorovateli, přičemž hmota pohybující se směrem od pozorovatele vyzařuje ve zdánlivě menších energiích. Tenká osamocená prstencová hranice poblíž horizontu událostí je gravitačně-optický jev, kdy je pozorovateli vraceno vzdálenější světlo jdoucí opačným směrem, to se tak díky obrovské gravitaci černé díry obtočí opačným směrem.

Dlouholetá pozorování černých děr však ukazují, že oblast akrečního disku je rovněž silným zdrojem vysokoenergetického (tvrdého) RTG záření. Mechanismus jeho vzniku právě objasnila zmíněná simulace.

Zvětšit obrázek

Ilustrativní vyobrazení typické černé díry s výrazným akrečním diskem a energetickými “jety” v polárních oblastech [zdroj: https://www.dailygalaxy.com]

Vlivem extrémně silného a extrémně rychle se měnícího magnetického pole černé díry jsou v jejím širším okolí urychlovány nabité částice na zlomek rychlosti světla. Ty pak tvoří obalové halo v okolí akrečního disku. Když do oblasti hala vletí nízkoenergetický RTG foton, vlivem náhodného rozptylu na urychlených částicích dojde k navýšení jeho energie. Tomuto jevu se říká inverzní Comptonův (neelastický) jev – ultrarelativistický elektron se srazí s nízkoenergetickým "měkkým" RTG fotonem a tím mu předá energii. Foton tím získá vyšší energii tvrdého RTG záření.

V simulaci je dále zmíněno, že rychlý chaotický pohyb materiálu hala vyvolávající tvrdé RTG záření v důsledku své rychlosti anuluje dopplerovský kontrast pozorovaný u měkké složky RTG záření.

Tajemství těchto násilných vesmírných objektů, jejichž pozorování je už ze základu nemožné až problematické, tak bylo opět poodhaleno pomocí poctivé pozemské simulace.

Zdroj: NASA