Astronomové zachytili vysokoenergetickou podívanou ve vzdálenosti 7 000 světelných let: Černá díra o hvězdné hmotnosti požírá blízkou hvězdu a chrlí výtrysky energie o síle 10 000 sluncí.
Pomocí dat z pole Square Kilometer Array (SKA) mají vědci vzácnou příležitost změřit mechaniku vzplanutí černých děr. Tento objev by se mohl stát nejdůležitějším „základem“ pro pochopení toho, jak i ty největší černé díry ve vesmíru ovlivňují své mateřské galaxie.
Anatomie Cygnus X-1
Předmětem studie byl Cyg X-1 (Cyg X-1) – jeden z nejviditelnějších zdrojů rentgenového záření na obloze. Tento systém je zběsilé duální partnerství sestávající z:
– Hvězdná hmotnost černé díry: její hmotnost je asi 21krát větší než hmotnost našeho Slunce.
– Modrý veleobr: masivní dárcovská hvězda nacházející se pouhých 48 milionů kilometrů od černé díry.
Jejich vztah je parazitický. Modrý veleobr vysílá silné hvězdné větry, které odhazují materiál, který je vtahován černou dírou. Protože tato látka má moment hybnosti, nemůže spadnout přímo do propasti; místo toho se víří do plochého, přehřátého akrečního disku. Tento proces produkuje intenzivní rentgenové záření, díky kterému je Cyg X-1 tak viditelný v dalekohledech.
„Taneční“ trysky
Ne veškerá hmota spotřebovaná černou dírou je jí absorbována. Část je nasměrována k pólům černé díry a vyvržena do vesmíru v podobě masivních výtrysků.
Hlavní vlastnosti těchto trysek:
– Extrémní rychlost: Pohybují se rychlostí asi 150 000 km/s – přibližně poloviční rychlost světla.
– Chaotický pohyb: Vedoucí výzkumník Steve Prabu z Oxfordské univerzity popsal trysky jako „tančící“. Namísto přímého letu se trysky jakoby odchylují a houpou.
– Příčina “tance”: Vědci zjistili, že silné hvězdné větry doprovodné hvězdy fyzicky tlačí na výtrysky, což způsobuje, že mění směr, jak dva objekty obíhají kolem sebe.
Proč na tom záleží: Kalibrace vesmíru
Toto pozorování poskytuje více než jen velkolepou podívanou; poskytuje nejdůležitější matematický důkaz.
Astrofyzici se léta spoléhali na teoretický předpoklad, že přibližně 10 % energie uvolněné při pádu hmoty do černé díry je odneseno těmito výtrysky. Ačkoli tento předpoklad byl základem rozsáhlých simulací vesmíru, bylo extrémně obtížné jej potvrdit přímými pozorováními. Data Cyg X-1 konečně poskytla takové potvrzení.
Od hvězdných mas po supermasivní obry
Tento objev vytváří spojení mezi různými měřítky kosmických jevů. Fyzika ovládající malou černou díru, jako je Cyg X-1, je pozoruhodně podobná fyzice supermasivních černých děr – obrů, kteří sídlí v centrech galaxií a mají milionkrát nebo miliardkrát větší hmotnost než Slunce.
Ukotvením svých znalostí pomocí těchto přesných měření Cyg X-1 mohou nyní vědci přesněji kalibrovat, kolik energie výtrysky vzdálených supermasivních černých děr pumpují do svého okolí. Vzhledem k tomu, že stavba observatoře Square Kilometer Array v Austrálii a Jižní Africe pokračuje, astronomové očekávají, že tento nový standard použijí k měření síly výtrysků v milionech vzdálených galaxií.
Tato studie potvrzuje dlouhodobý teoretický model poskytující životně důležitý nástroj pro kalibraci. To umožňuje vědcům škálovat své znalosti od malých černých děr s hvězdnou hmotností až po supermasivní obry, kteří utvářejí architekturu vesmíru.
