Poškytávání ve vzdálené galaxii upozorňuje astronomy na nové chování černých děr

Ilustrace: Umělecká představa průchodu menší černé díry o hmotnosti sto až deset tisíc hmotností Slunce akrečním diskem rotujícím kolem centrální supermasivní černé díry. Při každém průchodu je nad disk vyvržen chuchvalec plynu, který částečně zablokuje záření akrečního disku pod ním a způsobí krátkodobý pokles intenzity rentgenového záření. Autor: Jose-Luis Olivares and Dheeraj Pasham, MIT)

Astronomové zjistili, že dříve klidná černá díra, která se nachází ve středu galaxie vzdálené asi 800 milionů světelných let, náhle vzplanula a po dobu přibližně 4 měsíců každých 8,5 dne vypouštěla chuchvalce plynu, než se opět ustálila do normálního, klidného stavu. Opakující se „škytání” je nové chování, které dosud nebylo u superhmotných černých děr pozorováno.

Vědci z Massachusettského technologického institutu v USA (Massachusetts Institute of Technology, MIT), Itálie, České republiky a dalších zemí, kteří se na výzkumu podíleli, se domnívají, že nejpravděpodobnějším vysvětlením těchto výronů je působení druhé, menší černé díry střední hmotnosti, která obíhá kolem centrální supermasivní černé díry a každých 8,5 dne vyvrhuje materiál z plynného disku rotujícího kolem větší černé díry. Dosud jen hypotetická idea o existenci nové třídy středně hmotných černých děr ve vesmíru tím získává další podporu.

Zjištění mezinárodního týmu, jehož součástí byli Petra Suková a Vladimír Karas z Astronomického ústavu Akademie věd, Michal Zajaček z Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity a Vojtěch Witzany z Univerzity Karlovy, vyplynula z automatické detekce optického záblesku provedené systémem ASAS-SN (All Sky Automated Survey for SuperNovae), což je síť 20 robotických dalekohledů umístěných na různých místech severní a jižní polokoule. Tyto teleskopy jednou denně automaticky prohledávají celou oblohu a zaměřují se na hledání supernov a dalších časově proměnlivých jevů. Po detekci optického záblesku byla galaxie intenzivně pozorována rentgenovým teleskopem NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer), který je umístěn na Mezinárodní vesmírné stanici.

https://www.youtube.com/watch?v=8-SCjhUwb4Q&t=2s

Animace „škytání” způsobeného menší černou dírou. Kredit: Petra Suková, AsU AV

Český tým intenzivně spolupracoval s Dheerajem Pashamem z MIT na porovnání výsledků numerických simulací s pozorovanými daty. To, co zjistili, teorii podporuje: pozorované poklesy rentgenové intenzity byly pravděpodobně stopou druhé, menší černé díry, která obíhá kolem centrální supermasivní černé díry a pravidelně proráží její disk. „Průchod menší černé díry akrečním diskem dobře popisuje pozorované periodické poklesy intenzity rentgenového záření. Na základě podrobnějších výpočtů jsme zjistili, že k tomu, aby vyvržené shluky plynu byly dostatečně velké a způsobily pozorovanou absorpci, musí mít menší černá díra hmotnost alespoň 100 hmotností Slunce,” říká spoluautor Michal Zajaček z Masarykovy univerzity.

Výsledky spolupráce obohacují tradiční představu o akrečních discích černých děr, o nichž dosud vědci předpokládali, že se jedná o relativně uhlazené plynné útvary, které rotují kolem centrální superhmotné černé díry. Nové výsledky naznačují, že akreční disky mohou mít mnohem rozmanitější strukturu a mohou se vzájemně ovlivňovat s hvězdami a dokonce i dalšími černými dírami, které se s akrečním diskem srážejí.

https://www.youtube.com/watch?v=nsmCB7JQy4k

Video s popisem uvedeného jevu. Zdroj: AsU AV

K hledání podobných systémů, v nichž menší černá díra interaguje s akrečním diskem rotujícím kolem centrální supermasivní černé díry, by měl přispět i plánovaný první český kosmický dalekohled QUVIK, který vyvíjí Výzkumný a zkušební letecký ústav ve spolupráci s Masarykovou univerzitou a dalšími institucemi.

Tento výzkum podpořila Grantová Agentura České Republiky, Akademie věd ČR, Univerzita Karlova a americká NASA.

 

Zdroj: Masarykova univerzita