Invaze černých děr

21 Pro

Dlouhou dobu podporovali astrofyzikové domněnku, která se nedávno potvrdila: podivné pohyby hvězd a silné rentgenové záření dokazují, že v srdcích všech vesmírných galaxií jsou ukryty velmi hmotné černé díry. Naši soustavu nevyjímaje. Mléčná dráha vypadá na pohled velmi klidně. Přesto v jejím středu, někde v souhvězdí Střelce, sídlí gigantická černá díra pohlcující ve spirále časoprostoru všechny hvězdy, plyny a vesmírná tělesa, která se dostanou za její horizont událostí.

Je třeba si ovšem ujasnit pojmy. Existují dva druhy černých děr. Těm běžnějším se říká „hvězdné“, protože vznikají rozpadem velmi hmotných hvězd. Podle odhadu vědců existuje těchto černých děr v naší galaxii asi deset milionů. Jejich hmotnost dosahuje několika desetinásobků hmotnosti Slunce a horizont událostí, tj. hranice, za níž žádný objekt neunikne jejich gravitační síle, mívá rozlohu několika kilometrů. Mnohem vzácnější jsou obří černé díry. Jejich váha se rovná milion- až miliardnásobku hmotnosti Slunce. Horizont událostí může dosahovat rozlohy několika milionů či dokonce desítek milionů kilometrů. A právě tyto obří černé díry se dostaly do popředí vědeckého zájmu.

Nepřímé důkazy

Když na počátku devadesátých let oznámil britský astrofyzik Martin Rees na základě teoretických výpočtů, že se ve středu většiny galaxií ukrývají masivní černé díry, mnozí z jeho odborných kolegů zůstávali skeptičtí. Zejména v souvislosti s naší hvězdnou soustavou. Dnes všichni tuto myšlenku obhajují. Obří černé díry jsou všude, s výjimkou tzv. nepravidelných galaxií, které nemají jádro. Jak ale mohou být vědci přesvědčeni o existenci těchto černých děr, když jejich základní vlastností je, že nejsou vidět? Černé díry jsou neuvěřitelně kompaktní objekty, které zakřivují časoprostor kolem sebe, takže vzniká vír vtahující do sebe vše z okolí. Jakmile hvězda nebo dokonce světelný paprsek překročí horizont událostí, nezůstane po nich ani stopa. Jediný způsob, jak zjistit existenci černé díry, je pozorování určitých průvodních jevů, které svědčí o její přítomnosti. První takovou známkou je stále se zrychlující pohyb vesmírných těles chycených do časoprostorového víru. Již dvacet let měří vědci rychlosti hvězd a plynů nacházejících se blízko středu galaxií a na základě těchto údajů odhadují hmotnost obří černé díry, která je přitahuje. Tímto způsobem se v roce 1996 podařilo vypočítat hmotnost černé díry v jádru naší hvězdné soustavy. Tým Reinharda Genzela z německého institutu v Garchingu došel k tomu, že dosahuje hmotnosti 2,5milionkrát větší, než je hmotnost Slunce, a její horizont událostí má rozsah asi tři miliony kilometrů, tj. dvojnásobek průměru Slunce. V současné době je známa hmotnost čtyřiceti galaktických středů. Všechny obsahují obří černé díry. Dalším důkazem existence gigantických černých obrů je světlo vycházející z hmoty, která padá do jejich středu. Při zběsilém reji se hvězdy a plyny zahřívají až na teplotu několika milionů stupňů. Pak z nich vychází silné rentgenové záření, pozorovatelné vesmírnými teleskopy přizpůsobenými na zachycování těchto vlnových délek. V září roku 1996 se díky americkému teleskopu Chandra podařilo lokalizovat zdroj silného rentgenového záření v centrální části Mléčné dráhy. V říjnu 2000 zazářil náhle tento zdroj s pětačtyřicetkrát větší intenzitou a po několika hodinách se opět vrátil k normálu. Podle astrofyziků jde o neklamný důkaz toho, že černá díra naší galaxie v tom okamžiku pohltila kometu, asteroid či závan mezi- hvězdného plynu. Chandra a její evropský protějšek XMM-Newton přinášejí další a další údaje svědčící o všudypřítomné existenci rentgenového záření, za nímž se pravděpodobně skrývají černé díry. Na podporu nové hypotézy přispívají i jiná pozorování. Rádiové teleskopy přinášejí působivé zá- znamy o výtryscích plazmy z centra galaxií. Podle vědců jsou tyto plazmatické gejzíry dosahující rychlostí světla způsobeny obřími černými dírami, které se tak zbavují části své energie. Princip ale zůstává nadále záhadou, neboť odporuje všem zákonům gravitace.

Hvězdná palačinka

Ještě jedna otázka trápí astrofyziky. Co přesně se stane s hvězdami, když se dostanou do těsné blízkosti obří černé díry? Nejpravděpodobnější odpověď zní, že jsou roztrhány působením gravitačních sil černé díry. V osmdesátých letech dvacátého století byl na toto téma vytvořen model nazvaný „flambovaná hvězdná palačinka“. Hvězda, která se dostane příliš blízko, se během několika minut zploští do tvaru palačinky o tloušťce jednoho kilometru; pak následuje exploze provázená řadou elektromagnetických výbojů. Satelity zaměřené na zachycování rentgenového a ultrafialového záření v posledních třech nebo čtyřech letech zaznamenaly podobné světelné výboje, které by hypotézu potvrzovaly. Základní otázkou však zůstává, jak vlastně obří černé díry vznikly. Nabízí se několik hypotéz. Buď rostly postupně a pohlcovaly čím dál více hmoty, nebo jsou důsledkem kolapsu velkého množství hvězd. Proces růstu je ovšem velmi pomalý a objevuje se stále více černých děr ve velmi vzdálených a tudíž velmi starých galaxiích, což by mohlo dokazovat, že tyto černé díry existovaly již od počátku galaxií. Třetí možnost naznačuje, že některé černé díry mohly vzniknout ještě před galaxiemi a posloužily jako jádro, kolem nějž se budoucí soustavy začaly formovat.

Černé díry v datech

  • Konec 18. století:
    John Michell a Pierre Simon de Laplace předpovídají existenci hvězd tak hmotných, že jejich gravitace pohlcuje i světlo.
  • 1916:
    Podle Einsteinovy teorie relativity přitahují hvězdy vše, co se nachází v jejich dosahu, zakřiveném časoprostoru.
  • 1979:
    Peter Young a Wallace Sergent předpokládají existenci černé díry ve středu galaxie M87. Její hmotnost by měla být rovna třímiliardovému násobku hmotnosti Slunce.
  • 1996:
    Tým Reinharda Genzela měří hmotnost černé díry uprostřed naší galaxie. Dosahuje 2,5milionového násobku hmotnosti Slunce.

Leave a Reply