Svět jásá nad prvním detailním snímkem supermasivní černé díry. Je velmi omamný. A jako Jeden Prsten, kterému se podobná, je také velmi nevyzpytatelný. Pohlédli jsme do Oka Temnoty v srdci nezměrné eliptické galaxie Messier 87 v souhvězdí Panny. To je samozřejmě poněkud překvapení. Mnozí lidé očekávali, že jako první uzříme naši domácí supermasivní černou díru Sagittarius A*. Ale nevadí, planetární virtuální radioteleskop Event Horizon Telescope (EHT) nejspíš pozoroval i ji, takže její intimnosti tým EHT odhalí veřejnosti příště.
V Oku Temnoty jsme našli odpovědi na některé z palčivých otázek. Třeba na tu, jestli supermasivní černé díry skutečně existují. Takže, existují. Vědci divoce slaví. Pokud by tu byl, tak by nejdivočeji slavil Alber Einstein, protože tenhle snímek přímo perfektně sedí na předpovědi obecné teorie relativity i na novější astrofyzikální modely. Je to až poněkud nuda, protože si jenom odškrtneme, že Einstein měl (opět) pravdu a nemusíme hledat nová vysvětlení.
Na druhou stranu, jak říká astrofyzička Erin Bonning z americké Emory University v Atlantě, stát Georgie, ve stínu monumentální singularity, která je od nás vzdálená asi 55 milionů světelných let, její velikost je menší než 150 AU, polyká hmotu asi 90 Zemí denně, a jejíž hmotu právě díky novému snímku odhadujeme na asi 6,5 miliardy Sluncí, jsme našli nejenom odpovědi, ale i otázky, které tento snímek nezodpověděl, a ani zodpovědět nemohl.
1. Jak vlastně černé díry vytvářejí své velmi nápadné, obrovské a také velice energetické výtrysky hmoty?
Jak se zdá, všechny černé díry mohou požírat okolní hmotu a strávit ji ve své singularitě pod horizontem událostí. V takovém případě vyplivují zbytky v podobě výtrysků hmoty, které se řítí do vesmíru relativistickou rychlostí (relativistic jets). Právě supermasivní černá díra galaxie Messier 87 je tím nápadná. Její výtrysky jsou doslova galaktické a přímo učebnicové. V současnosti pozorujeme výtrysk této černé díry, který tryská do vzdálenosti 5 tisíc světelných let.
Zhruba tušíme, jak k tomu dochází. Vědci se ale nemohou shodnout na mechanismu, který takové výtrysky černých děr vytváří. Bonningová nicméně věří, že bychom se této odpovědi mohli dočkat brzy. Sází na druhý očekávaný snímek mnohem bližší supermasivní černé díry Sagittarius A* v Mléčné dráze. Ta je od nás vzdálená jen asi 26 tisíc světelných let a na rozdíl od černé díry v centru galaxie Messier 87 v současné době nevyrábí srovnatelné výtrysky hmoty. Srovnáním jejich snímků by vědci mohli ohledně výtrysků hmoty leccos zjistit.
2. Jak smířit obecnou relativitu s kvantovou mechanikou?
Když ještě všichni čekali na historický snímek supermasivní černé díry, tak někteří lidé spekulovali, že by nám mohl pomoci s momentálně asi nejhlubším a nejúpornějším problémem celé fyziky, který spočívá ve spojení obecné relativity s kvantovou mechanikou. Tedy ve spojení fyzikálního makrosvěta s mikrosvětem do podoby kvantové gravitace.
Podle Bonningové se ale ukázalo, že právě s tímto problémem vytoužený snímek fyzikům příliš nepomůže. Příliš dobře, přímo perfektně sedí na klasickou obecnou relativitu a není v něm ani skulinka pro novou nebo pokročilou fyziku, která by smířila obecnou relativitu s kvantovou mechanikou. Pro řadu vědců je to nepochybně poněkud zklamáním, i když to nijak nesnižuje fantastický úspěch týmu teleskopu ETH. Bonningová se domnívá, že kvantová gravitace funguje velice blízko u horizontu událostí a s teleskopem ETH zřejmě nemáme šanci v tomto ohledu něco zajímavého zahlédnout.
3. Měl pravdu nejen Einstein ale i Hawking?
Jeden z největších úspěchů nedávno zesnulého Stephena Hawkinga spočíval v popsání Hawkingova záření černých děr. Podle této teorie nejsou černé díry úplně stoprocentně „černé“, nýbrž vyzařují velmi malé množství záření, díky čemuž nejen rostou polykáním hmoty, ale vlastně se zároveň nesmírně zvolna vypařují.
Teleskop EHT ovšem neměl sebemenší šanci Hawkingovo záření zachytit a vzhledem k tomu nemohl prvním snímkem supermasivní černé díry Hawkingovu teorie ani potvrdit, ani vyvrátit. Nikdo to ostatně ani neočekával. Gigantické supermasivní černé díry, jako je ta v galaxii Messier 87, by měly vzhledem ke své velikosti vyzařovat naprosto mizivé množství Hawkingova záření. A je dost nepravděpodobné, že toto záření kdy dokážeme zachytit u černých děr ve vesmíru. Jak říká Bonningová, Hawkingovo záření budeme muset hledat naopak u úplně maličkých černých miniděr, pokud je dokážeme vyrobit na pozemských urychlovačích. Zemi nesežerou, protože se v mžiku vypaří, nejspíš právě díky Hawkingovu záření.
Video: Explained: First ever observed black hole
Literatura
Live Science 10. 4. 2019.
Diskuze:
