První hvězdný psanec  
Astronomové z CfA (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) oznámili, že jako první pozorovali dalekohledem MMT (Multiple Mirror Telescope na observatoři v Tucsonu, Arizona) hvězdu, která vysokou rychlostí opouští naši Galaxii. Vzdaluje se od nás rychlostí 2,4 miliónu km/hod. Podle astronomů byla hvězda při průletu kolem středu naší Galaxie „vystřelena“ centrální černou dírou a urychlena, jako kámen při střelbě z praku. Pro nás bude ztracena, protože brzy opustí Galaxii a bude sama cestovat temným mezigalaktickým prostorem.

„Nikdy předtím jsme nepozorovali hvězdu, pohybující se dostatečně rychle, aby zcela unikla za hranice naší Galaxie," řekl objevitel Warren Brown (CfA). "Jsme v pokušení říci, že je to hvězda psanec, protože byla násilně vyhozena ze svého domova."

Hvězda, katalogizovaná jako SDSS J090745.0+24507, měla v minulosti svého průvodce. Při blízkém průletu kolem centrální superhmotné černé díry byla jedna složka dvojhvězdy uvězněna na oběžné dráze, zatímco druhá byla násilně odmrštěna jako superrychlá hvězda.

 

Zvětšit obrázek
Podobně jako startují kosmické sondy ze Země, byla tato hvězda „vypuštěna“ z galaktického středu na nekonečnou cestu. Čeká ji smutná a osamělá budoucnost, protože opouští naši Galaxii a nikdy se již nevrátí.

Astronom Jack Hill navrhl tento scénář již v roce 1998 a zdá se, že objev první „vyhnané“ hvězdy to potvrdil.

"Jen silná gravitace supermasivní černé díry mohla urychlit hvězdu dostatečnou silou, aby mohla opustit naši Galaxii," vysvětlit Brown. Zatímco hvězdná rychlost nabízí jedno vysvětlení, parametry dráhy nabízí další. Měřením ukazují, že se hvězda pohybuje téměř radiálně pryč od středu Mléčné dráhy. "Je to podobné, jako když se při baseballu odpálí míček mimo hřiště,“ řekl Brown.
 
Hvězda obsahuje velmi mnoho prvků těžších než vodík a helium, které astronomové souhrnně označují jako „kovy“. „Protože hvězda je bohatá na kovy, domníváme se, že vznikla nedávno v oblasti podobající se galaktickému středu,“ říká Brown. Méně než 80 miliónů let potřebovala hvězda na to, aby dosáhla nynější polohy, která souhlasí s odhadem jejího stáří.

Hvězda se pohybuje 2krát rychleji než je úniková rychlost z Mléčné dráhy a gravitace Galaxie není schopna její pohyb zastavit.


Zdroj: http://www.spaceflightnow.com/news/n0502/12outcast

Datum: 14.03.2005 13:34
Tisk článku

Vesmír -
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 299 Kč
cena: 245 Kč
Vesmír

Související články:

Na cestě k vesmírnému výtahu     Autor: Vladimír Wagner (17.08.2017)
Ultimátní přístroj: Vědci vytvořili urychlovač částic z celého vesmíru     Autor: Stanislav Mihulka (26.07.2017)
Budou na Měsíci fungovat robotičtí těžaři už v roce 2020?     Autor: Stanislav Mihulka (16.07.2017)
Observatoř Newton objevila nejjasnější a nejvzdálenější pulsar ve vesmíru     Autor: Stanislav Mihulka (22.02.2017)
Nejenže vesmír chladne, nějak prošustroval i část své temné hmoty     Autor: Josef Pazdera (30.12.2016)



Diskuze:

Děkuji za stručná vysvětlení

Dwarf,2005-03-18 09:07:34

bohužel vaše tvrzení mají dvě drobné chybky.
1. Odporují gravitačním zákonitostem
2. Odporují astronomickým pozorováním

Částečnou odpověď na některé otázky (díky Pavlu Brožovi) dává druhá větev diskuse a úplnější vysvětlení by bylo asi na delší lokte.

Odpovědět

Pár otázek

Vláďa,2005-03-14 19:26:32

Tohle mi není úplně jasné. Domníval jsem se, že se všechna tělesa v kosmu (pokud na ně nepůsobí jiná síla) pohybují výlučně po téměř eliptických drahách. Rychlost pohybujícího se tělesa by mělo být nejrychlejší v místě, kde je nejblíže středu elipsy, kterou opisuje, neboť do té doby působí gravitace ve směru pohybu tělesa. Po opuštění nekratší vzdálenosti působí gravitace proti pohybu tělesa a tím způsobuje jeho zpomalování, které je stejně rychlé, jako bylo původní urychlování. Pokud těleso opouští galaxii (resp. definovanou vzdálenost od jejího středu), měla by být jeho rychlost stejná, jako v okamžiku, kdy do galaxie vstupovalo. Také mi není jasné, kde (od koho) by těleso dostalo svou kinetickou energii, kdyby bylo "vystřeleno" od středu galaxie.

Předem děkuji za objasnění mých otázek.

Odpovědět


To by platilo jen v případě dvou těles

Pavel Brož,2005-03-15 12:11:28

Pokud máte jen dvě tělesa, které na sebe gravitačně působí, tak je to přesně tak, jak píšete, tzn. že etapa přibližování i vzdalování těles jsou vůči sobě symetrické, tedy těleso se musí od druhého vzdalovat toutéž rychlostí, jakou se v příslušné fázi k němu prve přibližovalo (a tedy v soustavě dvou těles nemůže dojít k vystřelení jednoho tělesa ven, pokud původně byla tělesa gravitačně vázaná).
V případě tří a více těles, a stejně tak i v případě, kdy nelze u těles při jejich gravitačním působení zanedbat jejich rozměry (to je případ rozlehlých soustav, jako jsou hvězdokupy či galaxie), je ovšem situace jiná. Jednotlivé části soustavy si mohou v závislosti na konkrétním nastavení počátečních pohybových podmínek obecně mnoha způsoby vyměňovat své hybnosti. Statisticky je např. v problému tří těles velice pravděpodobné, že dojde k takovému přerozdělení hybností, že jedno těleso bude vystřeleno ven ze soustavy a zbylá dvě utvoří stabilní keplerovský pár.
V blízkosti černé díry budou hrát díky silným slapovým vlivům roli i jiné jevy, např. ztráta části plynu hvězdy (nedávno bylo pozorováno roztrhání jedné hvězdy černou dírou při průletu kolem ní), takže i toto může být způsob, jak dosíci jiného chování, než je symetrické keplerovské přibližování a vzdalování. Vzhledem k obrovské rychlosti vystřelené hvězdy tam bude ale určitě kromě ní samotné a zmíněné černé díry hrát roli ještě další masivní objekt - např. by mohlo jít o důsledek průletu hvězdy těsnou soustavou černá díra - neutronová hvězda, kteréžto systémy v naší Galaxii nejsou až tak vzácné. Při takovém průletu může s jistou pravděpodobností dojít k tomu, že prolétávající hvězda získá kinetickou energii na úkor energie té soustavy černá díra - neutronová hvězda. Zjednodušeně řečeno tam dojde k tomu, že hvězda průletem touto soustavou způsobí přiblížení jedné rotující složky ke druhé a zrychlení rotace těchto složek (celková energie rotující soustavy se přechodem na nižší oběžnou orbitu zmenší), přičemž se prolétající viník těchto změn sám urychlí. Scénář je to sice poměrně vzácný, ale na druhou stranu zase ne natolik, aby při obrovském počtu hvězd v naší Galaxii a nemalém počtu takovýchto těsných dvojic nemohl nastat, takže objev podobné dezertérské hvězdy byl jen otázkou času (ruku v ruce s čím dál podrobnějším zkoumáním naší Galaxie bude v blízkých letech takovýchto objevů nepochybně přibývat).

Odpovědět


Díky

Vláďa,2005-03-15 15:22:28

Velice děkuji za podrobnou odpověď. Jen mám jednu otázku:

"...pokud původně byla tělesa gravitačně vázaná."
Já jsem se domníval, že všechna tělesa jsou gravitačně vázaná. A jejich přitažlivost je závislá jen na jejich hmotnosti a vzdálenosti.

Ano, odtržení kusu hvězdy nebo její průlet mezi dvěma velmi těžkými tělesy by vysvětloval její vystřelení.

Ještě jednou děkuji za Vaši ochotu.

A měl bych velkou prosbu na redakci:
Pokud někdo zapomene vyplnit Jméno, Email nebo nadpis, tak mu na stránce, kde ho na to upozorňujete, vložte Komentář, který už napsal, aby ho nemusel psát znova. Děkuji.

Odpovědět


On je to takový terminus technicus

Pavel Brož,2005-03-15 23:36:42

Gravitačně vázaná soustava se myslí soustava těles, která nemají dost kinetické energie na to, aby se vzdálila neomezeně daleko ze soustavy. Ve skutečnosti se musí dodat taky nějaký časový horizont, protože každá soustava více než dvou gravitujících těles není stabilní systém, v dostatečně dlouhém čase u ní může dojít k přerozdělení hybností a vystřelení některé ze složek ven ze soustavy. Délka toho časového horizontu záleží na hmotnosti těles a jejich vzdálenostech od sebe. Tak např. planety v naší sluneční soustavě mají dráhy relativně stabilní v horizontu stamiliónů až miliard let, ale v horizontu třeba desítek miliard let se jejich dráhy mohou značně pomíchat a některé planety mohou být dokonce vymrštěny ven ze sluneční soustavy. U malých asteroidů se o nějaké dlouhodobé stabilitě jejich drah už nedá hovořit vůbec, tam dochází bezesporu celkem běžně (i když na druhou stranu na jejich celkový počet relativně zřídka) k tomu, že nějaký asteroid je nejprve přihrán do blízkosti třeba Jupitera a pak jeho gravitačním účinkem vystřelen někam úplně jinam.

Odpovědět


Re: pár otázek

Honza,2005-03-16 10:50:39

Pokud na těleso nepůsobí žádná síla, obvykle se pohybuje rovnoměrným přímočarým pohybem :-). Takové těleso ovšem v našem vesmíru neexistuje, neboť je plný gravitačních sil ostatních těles. Prakticky žádný objekt se tak v důsledku těchto gravitačních sil nemůže pohybovat ani po elipse. Po relativně přesné eliptické dráze se pohybují třeba planety v naší sluneční soustavě kolem slunce, ale to platí pouze v rámci sluneční soustavy, která samozřejmě jako celek vykonává pohyb po nějaké dráze (rozhodně ne eliptické) v naší galaxii, takže výsledný pohyb nepřipomíná elipsu ani náhodou. Galaxie se navíc také pohybuje atd.

Pokud jde o získanou kinetickou energii, tak tu těleso získá právě působením gravitačního pole nějakého objektu, v tomto případě černé díry. Stejný efekt se používá pro urychlení sond vyslaných ke vzdáleným objektům sluneční soustavy při průletu poblíž planet (např. Jupiter byl tuším použit pro urychlení sondy vyslané k Titanu). Např. naše sluneční soustava vykonává kromě jiného i kruhový pohyb v rovině kolmé na ekliptiku galaxie, jednou za 35 milionů let se tak dostává do oblasti s nejvyšší (na této kruhové dráze) hustotou hvězd a nejrůznějšího smetí a působením vlastní gravitace pak přitahuje ve zvýšené míře meteority apod. Gravitace černé díry je samozřejmě mnohem větší a při vhodném přiblížení k nějaké hvězdě může způsobit právě v článku popsaný jev.

Odpovědět


S tím získáním kinetické energie je to složitější

Pavel Brož,2005-03-16 13:43:19

Píšete, že kinetickou energii získá těleso působením gravitačního pole nějakého objektu. Ta situace je ale složitější. Máte-li dvě tělesa, jedno těleso, které chcete urychlit, a druhé, které použijete k urychlení prvého, tak se má situace takto: celková energie, která je rovna součtu kinetických energií obou těles a záporné potenciální gravitační energie, se zachovává. Potenciální energie je nepřímo úměrná vzdálenosti obou těles. Pokud tedy prvé těleso nalétává k druhému z dostatečně velké vzdálenosti, pak lze tu potenciální energii zanedbat. Když se to prvé těleso po urychlení opět vzdálí od druhého do dostatečně velké vzdálenosti, tak opět tu potenciální energii můžete zanedbat. V důsledku proto v soustavě dvou těles dojde v dostatečně velkých počátečních a konečných vzdálenostech těles pouze k přerozdělení kinetických energií těles.
Gravitační prak užívaný např. k urychlení kosmických sond průletem kolem velkých planet funguje právě na tomto principu přerozdělení KINETICKÝCH energií sondy a velké planety - sonda se urychlí (získá patřičnou hybnost) a planeta příslušnou hybnost naopak ztratí, což se při její obří hmotnosti na její rychlosti prakticky neprojeví. Manévr se dělá tak, že sonda se přiblíží k velké planetě "zezadu" z pohledu pohybu planety. Planeta svou gravitací ohne dráhu sondy ve směru jejího pohybu, takže se původní rychlost sondy složí s rychlostí pohybu planety, sonda díky tomu získá dostatečnou hybnost. Planeta během tohoto procesu tutéž hybnost ztratí, tzn. že se na svém oběhu kolem Slunce zpomalí, ovšem naprosto zanedbatelně, protože ztráta její rychlosti je určena poměrem hmotnosti sondy a hmotnosti planety, a ten je zanedbatelný.
Tímto procesem by ale pravděpodobně nešlo vysvětlit to vymrštění hvězdy černou dírou ven z Galaxie. Pokud má totiž ta hvězda tak velkou kinetickou energii, že jí umožní opustit Galaxii, pak to znamená, že minimálně tuto kinetickou energii měla soustava hvězda - černá díra už na začátku. Uvažuji případ, kdy hvězda nalétala na černou díru zdaleka, takže gravitační potenciální energie té soustavy byla zanedbatelná, a nyní je taky daleko, tzn. že ta potenciální energie už je zase zanedbatelná. Potom by tedy opět šlo pouze o přerozdělení kinetických energií mezi hvězdou a černou dírou. Pokud na počátku měla hvězda rychlost malou, tak by zase vznikl problém, kde by tak velkou rychlost vzala ta černá díra.
Proto si myslím, že tam nejspíše hrálo roli třetí těleso. Při pohybu v soustavě tří těles totiž už při dostatečně velké vzdálenosti jednoho tělesa nedochází pouze k přerozdělení kinetických energií zúčastněných těles, ale i k přerozdělení potenciálních energií - hvězda prolétávající těsným binárním systémem v principu může způsobit to, že se ty dvě původní složky přiblíží (může zde dojít i k záměně jedné ze složek původní binární soustavy oním vetřelcem a vypuzení původní složky ven). V důsledku přiblížení obíhajících složek se zmenší jejich potenciální energie, a protože součet kinetických a potenciálních energií se zachovává, tak se zvětší součet kinetických energií systému. Tento schodek získaný ze změny potenciální energie binární soustavy si pak ve formě kinetické energie přivlastní ten, kdo vypadne z kola ven - tedy v našem případě ta vymrštěná hvězda.

Odpovědět

Je zajímavé

Dwarf,2005-03-14 15:00:45

že po takovém urychlení zůstala ta hvězda vůbec pohromadě. Řečeno slovy klasika asi je "z jadrného fládru ne jen z plynových hadrů."

Odpovědět


Nemusí být z jadrného fládru

Pavel,2005-03-15 09:48:32

Protože ta hvězda byla urychlena gravitací, která působí v celém objemu, klidně může být i z plynových hadrů.

Odpovědět


Taky má vlastní gravitaci

edison,2005-03-15 18:14:41

která je lokálně poněkud silnější, takže hvězdu udrží pohromadě.

Odpovědět


zase jsem se překouk a pověsil to jinam :o)

Dwarf,2005-03-18 09:12:31

Dík za vysvětlení, bohužel vaše tvrzení mají dvě drobné chybky.
1. Odporují gravitačním zákonitostem
2. Odporují astronomickým pozorováním

Částečnou odpověď na některé otázky (díky Pavlu Brožovi) dává druhá větev diskuse a úplnější vysvětlení by bylo asi na delší lokte.

Odpovědět


Jedná se o efekt OTR

Pavel,2005-03-22 16:07:03

Již jako žáček základní školy jsem v sedmdesátých letech četl populární knížku o STR a OTR. Probíraly se tam i černé díry. Jeden ze zajímavých efektů ROTUJÍCICH černých děr je, že pokud se k ní přiblíží po správné trajektorii nějaké těleso, pak černá díra toto tělěso rozrhne, jedna část spadne do ní a druhá odletí s vyšší energií, než byla původní energie celého tělesa (bylo to doprovázeno obrázkem kosmického popelářského auta sypajícího do černé díry odpad). Je to efekt OTR, na jehož pochopení klasické představy (prezentované p. Brožem) nestačí. Netvrdím, že tomu rozumím, ale protože to platí pouze pro rotující černé díry, asi se tam bude jednat o přerozdělení momentu hybnosti. A to se asi stalo té dvojhvězdě. Černá díra její složky odtrhla od sebe, jednu spolkla a druhou nakopla.

Odpovědět


To je pitomost, nejedná se o ten efekt

Pavel Brož,2005-03-22 18:48:47

Nejedná se o Vámi zmiňovaný efekt OTR. OTR jsem studoval na MFF UK a o tom Vámi zmiňovaném efektu jsem četl nejen v populárních, ale i v odborných knížkách. Efekt, který zmiňujete, má co do činění s tzv. ergosférou kolem rotující černé díry, což je oblast, v níž se tělesa nemohou žádnou silou pohybovat vůči černé díře tak, že kolem ní neobíhají, protože je strhává tzv. frame dragging efekt, neboli strhávání souřadné soustavy rotující černou dírou (naproti tomu nad ergosférou se např. pomocí dostatečně silných motorů může třeba nějaká raketa držet na statické pozici vůči černé díře). Efekt, o kterém píšete, spočívá v tom, že se nějaké rozdělitelné těleso pod vhodným úhlem vnoří do ergosféry, jednu svou část odhodí do černé díry a druhá část vyletí ve směru rotace ven - energetická bilance je zde taková, že navrátivší se část získává kinetickou energii na úkor rotační energie černé díry.
A teď - podstatné pro celý proces je to, že to rozdělitelné těleso ještě v celém stavu vletí POD tu mez statičnosti, tj. DOVNITŘ ergosféry. Ergosféra přitom i u extrémně rychle rotujících černých děr sahá v rovině rovníku černé díry pouze do vzdálenosti cca jednou takové, než je gravitační poloměr černé díry. Pokud by hvězda pod tuto mez opravdu vlétla, tak by ji to roztrhalo kompletně celou, protože slapové síly jsou na to roztrhání hvězdy dostatečně silné už v mnohonásobně větší vzdálenosti od černé díry (dokonce v tak velké vzdálenosti, že je ten proces pozorovatelný současnou technikou - viz nedávné pozorování roztrhání hvězdy černou dírou).
Takže ne, nejde v žádném případě o efekt, který zde zmiňujete.

Odpovědět


A platí to i velké černé díry?

Pavel,2005-03-23 07:19:28

O OTR mám představy skutečně jen kvalitativní. Ale vím, že v centru Mléčné dráhy je supermasivní černá díra. Gravitační síla klesá s kvadrátem vzdálenosti, slapová síla je gradientem gravitační síly (Nebo ne? Tady opravdu hádám.) a tedy klesá s třetí mocninou vzdálenosti. Tedy pro dost velké černé díry může být ergosféra tak daleko, že slapové síly v ní už nemají dost síly na roztrhání hvězdy. Nebo se mýlím a v blízkosti černých děr tyto závislosti gravitační síly na vzdálenosti nejde použít ani přibližně? A pokud jsem se aspoň trochu přiblížil pravdě, jak velká by ta černá díra musela být? Odpovídá to velikosti černé díry v centru Mléčné dráhy?

Odpovědět


Platí to i pro velké černé díry

Pavel Brož,2005-03-23 12:28:05

Gravitační poloměr Slunce je cca tři kilometry, černá díra v centru naší galaxie má hmotnost cca dva milióny Sluncí, a protože gravitační poloměr je úměrný hmotnosti, tak jeho hodnota pro centrální černou díru bude kolem šesti miliónů kilometrů, to pokud by nerotovala. Když černá díra rotuje, vytváří kolem sebe ergosféru, přičemž její gravitační poloměr je přitom menší, než by byl gravitační poloměr nerotující černé díry. Ergosféra pak sahá nejdále na rovníku, a to u extrémně rotujících černých děr až do vzdálenosti dvojnásobku gravitačního poloměru. Pokud by centrální černá díra byla extrémně rotující, tj. s maximálně velkým poměrem mezi hranicí ergosféry (tzv. mezí statičnosti) a gravitačním poloměrem, tak by její gravitační poloměr měl hodnotu 3 milióny kilometrů, a mez statičnosti 6 miliónů kilometrů.
Typická velikost hvězdy typu Slunce (tzn. malé hvězdy, ale ne např. bílého trpaslíka, o kterého ale v tomto případě nejde) je v řádu jednoho až několika miliónů kilometrů. Pokud by hvězda opravdu vlétla do ergosféry, byl by její osud zpečetěn - z ergosféry jde totiž opět vylétnout pouze tehdy, když do něj částice vstupuje relativistickou rychlostí, což není případ hvězd. Slapové působení na této vzdálenosti je příšerné - zkuste si představit gravitaci ve vzdálenosti 6 miliónů km (tj. cca šesti průměrů) od Slunce, ale s dvoumiliónkrát hmotnějším Sluníčkem, gravitační zrychlení by pak vyšlo řádově miliónkrát větší, než je zemské tíhové zrychlení. Tedy i pokud by hvězda měla relativistickou rychlost při vstupu do ergosféry, roztrhalo by ji to napadrť.
Navíc onen proces (Penroseův), při kterém lze teoreticky získávat energii z rotující černé díry, musí být dost sofistikovaně proveden - ono těleso, které se velikou rychlostí vnoří do ergosféry, se musí rozdělit (např. za pomoci nějakého velice silného výbuchu) velmi vhodným způsobem tak, aby ten výbuch udělil jedné části dost energie na to, aby opět opustila ergosféru, přičemž zároveň ta druhá část musí být tímtéž výbuchem navedena na vhodnou orbitu se zápornou energií, jenom potom totiž bude výsledná energetická bilance příznivá a vyletnuvší část si odnese více energie, než jakou mělo do ergosféry vstupující těleso. Rozhodně to není nic, co by proběhlo nějak spontánně, a už vůbec ne u slapovými silami na cucky trhaných hvězd.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace