Vesmírný tanec černé díry: Jak vítr hvězdy roztančí její trysky a ovlivňuje vývoj galaxií

Systém Cygnus X-1, kde černá díra a masivní hvězda tančí kosmický valčík, odhalil nové tajemství. Vědci zjistili, že silný hvězdný vítr z obří hvězdy ohýbá trysky vypouštěné černou dírou, což způsobuje jejich „tanec“ v souladu s oběžnou dráhou systému.

Systém Cygnus X-1, kde černá díra a masivní hvězda tančí kosmický valčík, odhalil nové tajemství. Vědci zjistili, že silný hvězdný vítr z obří hvězdy ohýbá trysky vypouštěné černou dírou, což způsobuje jejich „tanec“ v souladu s oběžnou dráhou systému. Tato černá díra, první, která kdy byla objevena, váží přibližně 21krát více než naše Slunce a je stlačena do oblasti o průměru zhruba 100 kilometrů. Spolu s ní v binárním systému obíhá mnohem větší hvězda, která je téměř 40krát hmotnější než Slunce. Obě tělesa se kolem sebe otočí jednou za 5,6 dne.

Po dobu přibližně 20 000 let se černá díra živí materiálem z této hvězdy, zachycujíc její silný hvězdný vítr pomocí své intenzivní gravitační přitažlivosti. Část tohoto materiálu zmizí za horizontem událostí, bodem, odkud není návratu. Vířící magnetická pole, vtažená spolu s plynem, vedou k vypouštění trysek, které se pohybují téměř rychlostí světla. Tyto trysky přenášejí energii z blízkosti černé díry až do vzdálenosti 16 světelných let a za posledních 20 000 let nafoukly obří bublinu horkého plynu v okolním mezihvězdném prostoru. Měření okamžitého výkonu těchto trysek však bylo až dosud velkou výzvou.

Vědci použili techniku vytváření snímků s velmi vysokým rozlišením, kombinující teleskopy oddělené tisíci kilometry, podobně jako Event Horizon Telescope, který pořídil první snímek černé díry. Zjistili, že vítr z doprovodné hvězdy v Cygnus X-1 je dostatečně silný, aby ohýbal trysky vypouštěné černou dírou. Jak černá díra obíhá kolem hvězdy, hvězdný vítr neustále tlačí proti tryskám a odklání je od hvězdy, což způsobuje jejich změnu směru. Modelováním tohoto kosmického tance se vědcům poprvé podařilo změřit okamžitý výkon trysek, který se ukázal být ekvivalentní energii 10 000 Sluncí.

Pochopení toho, jak černé díry využívají svou energii, je klíčové pro poznání vývoje galaxií. Když hmota padá směrem k černé díře, část z ní přispívá k růstu samotné černé díry. Významná část však může být přesměrována do trysek, které vstřikují energii zpět do svého okolí. U nejhmotnějších černých děr v centrech galaxií mohou trysky formovat hostitelské galaxie a ovlivňovat ještě větší kosmické struktury. Zatímco rychlost, s jakou se černá díra živí, lze měřit pomocí rentgenového záření, dosud neexistoval přímý způsob, jak změřit, kolik energie je v daném okamžiku odváděno tryskami. Měření výkonu trysek v Cygnus X-1 poskytuje nový způsob, jak „vyrovnat energetický rozpočet“ černých děr. Porovnáním rychlosti, s jakou se černá díra živí, a množství energie odváděné tryskami, mohou vědci zpřesnit počítačové simulace vesmíru a lépe pochopit, jak černé díry ovlivňují vesmír v největších měřítkách.