Supermasivní černé díry: Co o nich víme a co vědci stále objevují v srdcích galaxií?
InovaceČerné díry jsou ve vesmíru nesmírně početné, přesto o nich vědci stále mají mnoho nezodpovězených otázek.
Černé díry jsou ve vesmíru nesmírně početné, přesto o nich vědci stále mají mnoho nezodpovězených otázek. Tyto fascinující objekty, kde gravitace dosáhla takové síly, že z nich neunikne ani světlo, se vyskytují v různých velikostech, přičemž ty supermasivní představují největší třídu.
Co jsou supermasivní černé díry?
Supermasivní černé díry jsou největší kategorií černých děr, jejichž hmotnost se pohybuje od stovek tisíc až po miliardy násobků hmotnosti našeho Slunce. Studie naznačují, že téměř každá masivní galaxie, kterou astronomové pozorovali, má ve svém středu supermasivní černou díru. Tyto obří objekty však zaujímají jen nepatrnou část galaxie a jsou hmotnostně převáženy plynem, prachem a hvězdami.
Každá supermasivní černá díra je obklopena takzvaným horizontem událostí, což je bod, odkud už není návratu. Jakýkoli objekt, který překročí tento horizont, by se musel pohybovat rychleji než světlo, aby unikl, což fyzikálně není možné. Pro představu, kdyby se supermasivní černá díra v centru naší galaxie, pojmenovaná Sagittarius A*, nacházela na místě Slunce, její horizont událostí a okolní plyn by se vešly do oběžné dráhy Merkuru. U ještě masivnější supermasivní černé díry, jako je M87*, by se však do horizontu událostí vešla celá naše sluneční soustava. K dnešnímu dni byly pořízeny pouze dva „snímky“ supermasivních černých děr, oba díky spolupráci Event Horizon Telescope Collaboration.
Jak vědci studují supermasivní černé díry?
Pozorování supermasivních černých děr je velmi obtížné. I když jsou mnohé z nich milionykrát větší než naše Slunce, zaujímají jen malou část galaxie, která může být navíc zahalena hvězdami a prachem. Protože je přímé fotografování tak náročné, astronomové musí k poznávání supermasivních černých děr a jejich vlastností využívat nepřímé metody.
Pro zjištění hmotnosti supermasivní černé díry mohou astronomové zkoumat její hostitelskou galaxii a vypočítat hmotnost potřebnou k vyvinutí gravitační síly na složky galaxie. Supermasivní černé díry, které pohlcují hmotu, jsou označovány jako aktivní, zatímco ty, které hmotu nepohlcují, jsou známé jako neaktivní nebo klidné.
U galaxií s klidnou supermasivní černou dírou astronomové měří, jak rychle se pohybují hvězdy těsně shromážděné poblíž centra galaxie. Vezmou průměr všech těchto rychlostí a použijí vztah známý jako M-sigma relace k získání hmotnosti, která odpovídá průměrné naměřené rychlosti. U galaxií s aktivní supermasivní černou dírou se astronomové zaměřují na světlo, které vyzařuje plyn kolem horizontu událostí. Pokud vědci předpokládají, že se plyn pohybuje po oběžné dráze kolem supermasivní černé díry, šířka okolního plynu odpovídá centrální hmotnosti, což poskytuje další způsob odhadu hmotnosti. Astronomové mohou také získat představu o tom, kolik hmoty padá do aktivní černé díry, měřením svítivosti neboli pozorovaného výkonu plynu, než překročí horizont událostí. Tyto metody nám pomáhají postupně rozplétat záhady těchto gigantických vesmírných objektů a lépe chápat vývoj galaxií a celého vesmíru.