Astronómovia po prvýkrát zmerali rotáciu supermasívnej čiernej diery pomocou kolísania hviezdneho materiálu.
Schematický obrázok znázorňujúci kolísanie akrečného disku vytvoreného z pozostatkov rozpadnutej hviezdy. Ľavý panel ukazuje fázu precesie, keď sa akrečný disk blíži ku konfigurácii pri pohľade skraja, čo má za následok menšiu pozorovanú plochu disku, a teda nižšiu svietivosť. Pozorovateľ vidí predovšetkým chladnejšiu, vonkajšiu časť kolísajúceho sa disku. Pravý panel znázorňuje takmer čelnú fázu precesie, keď je viditeľná väčšia plocha disku, čiže sa zvýši aj svietivosť. Vnútorné, teplejšie časti disku sú potom plne odhalené. Zdroj: MUNI. Autor: Michal Zajaček/MUNI
Výsledky, ktoré priniesol medzinárodný tím vedcov, ponúkajú nový spôsob skúmania supermasívnych čiernych dier a ich vývoja vo vesmíre. Jedným z hlavných autorov štúdie, publikovanej v prestížnom časopise Nature, bol Michal Zajaček z Prírodovedeckej fakulty Masarykovej univerzity v Brne.
Kľúčom je kolísanie novovytvoreného akrečného disku
Vedecký tím astronómov z Massachusettského technologického inštitútu (Massachusetts Institute of Technology, MIT), Masarykovej univerzity v Brne, amerického Národného úradu pre letectvo a vesmír (NASA) a ďalších inštitúcií má nový spôsob zmerania, ako rýchlo sa čierna diera otáča, a to pomocou kolísavých plynných pozostatkov jej pôsobenia na hviezdu. Vedci ukázali, že kolísanie novovytvoreného akrečného disku je kľúčom k určeniu vlastnej rotácie centrálnej čiernej diery.
„Keď sa hviezda približuje k čiernej diere z ľubovoľného smeru, novovzniknutý disk je spravidla vychýlený voči rotácii čiernej diery. V silno pokrivenom priestoročase je disk strhávaný rotáciou čiernej diery, čo spôsobuje jeho periodické kývanie. Dlho sa predpokladalo, že by to malo viesť k pravidelnej premenlivosti vyžarovania disku. Tento efekt sa nám po prvýkrát podarilo detegovať a použiť na určenie miery rotácie čiernej diery. Zaznamenaná udalosť AT2020ocn poslúžila ako ukážkové laboratórium čiernych dier,“ vysvetľuje Michal Zajaček z Ústavu teoretickej fyziky a astrofyziky Prírodovedeckej fakulty Masarykovej univerzity v Brne. Michal Zajaček patrí medzi hlavných autorov štúdie, ktorý na namerané röntgenové záblesky aplikoval niekoľko modelov akrečného disku a z nich odvodil rotáciu čiernej diery.
Nová metóda skúmania rotácie čiernych dier
Nová metóda merania rotácie čiernych dier využíva slapové rozrušenie hviezdy pôsobením čiernej diery, t. j. situácie, keď gravitačné sily pôsobiace na hviezdu narušia jej celkovú súdržnosť a hviezda sa rozpadne. Tento jav je sprevádzaný mimoriadne jasným zábleskom. Ako je hviezda narušovaná obrovskými slapovými silami čiernej diery, jej prvá polovica je odfúknutá, kým druhá polovica je vrhnutá do okolia čiernej diery a vytvára intenzívne horúci akrečný disk rotujúceho hviezdneho materiálu.
V štúdii, ktorá vyšla v časopise Nature, astronómovia uvádzajú, že zmerali rotáciu blízkej supermasívnej čiernej diery sledovaním priebehu röntgenových zábleskov, ktoré produkovala čierna diera bezprostredne po slapovom roztrhaní hviezdy.
Tím pozoroval záblesky počas niekoľkých mesiacov a zistil, že sú pravdepodobne prejavom jasného horúceho akrečného disku, ktorý sa kníše sem a tam, ako je tlačený a ťahaný vlastnou rotáciou čiernej diery. Sledovaním zmien kolísania disku v čase mohli vedci zistiť, ako veľmi je disk ovplyvňovaný rotáciou čiernej diery a ako rýchlo sa otáča samotná čierna diera. Ich analýza ukázala, že čierna diera sa otáča rýchlosťou menšou ako 25 percent rýchlosti svetla, čo je na pomery čiernych dier pomerne pomalé.
„Nová metóda by mohla byť v budúcich rokoch použitá na meranie rotácie stoviek čiernych dier v miestnom vesmíre,“ hovorí hlavný autor štúdie, vedecký pracovník MIT Dheeraj „DJ“ Pasham. Ak sa vedcom podarí touto metódou preskúmať rotácie mnohých blízkych čiernych dier, prispeje to k poznaniu, ako sa gravitačné obry v priebehu histórie vesmíru vyvíjali. „Vďaka tomu, že v budúcich rokoch budeme touto metódou študovať niekoľko systémov, môžu astronómovia odhadnúť celkové rozloženie rotačných momentov čiernych dier a pochopiť dlhoročnú otázku, ako sa vyvíjajú v čase,“ dodáva Pasham, ktorý je členom Kavliho inštitútu pre astrofyziku a kozmický výskum na MIT.
Výskum bol čiastočne financovaný NASA, Európskou vesmírnou agentúrou a Grantovou agentúrou Českej republiky.
Zdroj: TS MUNI
(zh)
