Rotují černé díry rychlostí světla?  
Chandra poskytla jeden z dosud nejlepších důkazů, že mnoho supermasivních černých děr rotuje extrémně rychle. Při otáčení těchto obřích černých děr vznikají mohutné výtrysky. Tyto jety odčerpávají černé díře obrovské množství energie, odnášejí ji do svého okolí a tím ovlivňují růst galaxie.

 

 

Zvětšit obrázek
Rodrigo Nemmen (UFRGS, Porto Alegre, Brazílie), postgraduální student (Penn State University, USA).

Tým vědců srovnával nejnovější teorie vzniku a fungování výtrysků (jetů) vytvořených rotující superhmotnou černou dírou s daty, které pořídila rentgenová kosmická observatoř Chandra (NASA). V devíti pozorovaných případech se ukázalo, že obří galaxie s velkými poruchami v obklopujícím horkém plynu, mají v centrální oblasti extrémně rychle rotující černé díry.

 

Zvětšit obrázek
Kombinovaný obrázek: vlevo 4 pozorované galaxie (Chandra), vpravo ilustrace jetu u extrémně rychle rotující černé díry. Kredit: NASA/CXC/UFRGS/R.Nemmen et al.; Illustration: NASA/CXC/M.Weiss

„Myslíme si, že tyto obrovské černé díry rotují maximální možnou rychlostí blízkou hodnotě, kterou stanovuje Einsteinova teorie relativity. Znamená to, že materiál kolem nich se pohybuje rychlostí blížící se rychlosti světla,“ řekl Rodrigo Nemmen (Pennsylvania State University), vedoucí výzkumu.

Výsledky presentoval 10. ledna v Austinu na 211. konferenci AAS (American Astronomical Society meeting in Austin, Texas, 7. – 11. ledna 2008).

„Podmínky kolem nehybných černých děr jsou extrémní, ale kolem rychle rotujících děr musí být ještě horší,“ dodal Nemmen.

 

Výsledky výzkumu potvrzují předchozí nepřímé důkazy, které rovněž naznačovaly, že některé černé díry rotují velmi rychle. Podle Einsteinovy teorie rychle rotující černá díra způsobí, že se „roztočí“ samotný vesmír. Tento efekt je spojený s prouděním plynu, který po spirále „teče“ směrem k černé díře (akreční disk). Vzniklá rotace může způsobit vytvoření „vertikální věže“ magnetického pole, která bude část přitékajícího galaktického plynu „odnášet“ do velkých vzdálenosti od černé díry – vzniknou tzv. energetické, vysokorychlostní výtrysky (jety), sahající do vzdálenosti několika miliónů světelných let.

 

 

Zvětšit obrázek
Richard Bower, prof. fyziky (Durham University, Velká Británie).

Počítačové simulace dalších autorů ukazují, že černé díry mohou získat rychlou rotaci i při splynutí galaxií nebo během narůstání z okolního plynu.

 

„Extrémně rychlá rotace by se u velkých černých děr mohla vyskytovat běžně,“ řekl spoluautor Richard Bower (Durham University, Velká Británie). „Pomohlo by to vysvětlit původ těchto neuvěřitelných jetů, které se táhnou napříč vesmírem do enormně velkých vzdáleností.“

 

Jeden podstatný důsledek to má – mohutné výtrysky černých děr v centrech galaxií mohou přenášet obrovská množství energie a tím zahřívat plyn ve svém okolí. Toto teplo pak zabraňuje ochlazování galaktického plynu, to ovlivňuje rychlost formování nových hvězd, čímž je dána i velikost centrální části galaxie. Pochopení detailů této uzavřené smyčky regulující vztah mezi supermasivními černými dírami a vznikem nejhmotnějších galaxií, zůstává důležitým úkolem pro astrofyziky.



Pramen: http://chandra.harvard.edu/photo/2008/bh_spin/



 

rotující černá díra


Ilustrace supermasívní černé díry v centru galaxie. Plyn se  pohybuje po spirále směrem k černé díře  a při tom se zahřívá (barvy od červené přes žlutou po bílou představují teplotu). Většinu plynu „spolkne“ černá díra, ale část ho „odhazuje“ pryč. Odmrštění se děje téměř rychlosti světla, vznikají jety. Další dva obrázky ukazují celou oblast galaxie, ze které je plyn přitahován k černé díře. Jde o oblast asi miliónkrát větší než je horizont černé díry. Poslední ilustrace ukazuje obří dutiny vytvořené jety z černé díry v horkém galaktickém plynu.
Kredit: NASA/CXC/M.Weiss


 

galaxie


Rentgenové snímky pořídila Chandra. Čtyři z devíti zkoumaných velkých galaxií, které obsahují v centru supermasívní extrémně rychle rotující černou díru. Dobře jsou patrné dvojice obřích bublin (dutin) v horkých plynných atmosférách galaxií. Vytvořily je výtrysky produkované centrální supermasívní černou dírou. Studium těchto dutin dovoluje vypočítat „výkon“ jetů a tím porovnat pozorování s teoretickými modely. 
Kredit: NASA/CXC/UFRGS/R.Nemmen et al.

 


 

Zvětšit obrázek
Supermasívní černá díra v centru galaxie (ilustrace). Plyn se pohybuje po spirále směrem k černé díře a při tom se zahřívá (barvy od červené přes žlutou po bílou představují teplotu). Většinu plynu pohltí černá díra, malou část odhodí rychlosti světla. Kredit: NASA/CXC/M.Weiss

 

Zvětšit obrázek
Nasávací oblast je asi miliónkrát větší než je horizont černé díry (ilustrace). Kredit: NASA/CXC/M.Weiss

 

Zvětšit obrázek
Obří dutiny vytvořené jety z černé díry v horkém galaktickém plynu (ilustrace).Kredit: NASA/CXC/M.Weiss

 

 

 

 

 

 
















 

Zvětšit obrázek
Rentgenový snímek galaxie 4374 (Chandra, 19. 5. 2000), leží ve vzdálenosti 55 miliónů sv.l. v souhvězdí Panny. Hmotnost centrální černé díry je 0,6 miliard hmotností Slunce. Kredit: NASA/CXC/UFRGS/R.Nemmen et al.

 

Zvětšit obrázek
Rentgenový snímek galaxie 4552 (Chandra, 22. 4. 2001), leží ve vzdálenosti 55 miliónů sv.l. v souhvězdí Panny. Hmotnost centrální černé díry je 0,4 miliard hmotností Slunce. Kredit: NASA/CXC/UFRGS/R.Nemmen et al.

 

Zvětšit obrázek
Rentgenový snímek galaxie 5846 (Chandra, 24. 5. 2000), leží ve vzdálenosti 146 miliónů sv.l. v souhvězdí Panny. Hmotnost centrální černé díry je 0,4 miliard hmotností Slunce. Kredit: NASA/CXC/UFRGS/R.Nemmen et al.

 

Zvětšit obrázek
Rentgenový snímek galaxie 4472 (Chandra, 12. 6. 2000), leží ve vzdálenosti 55 miliónů sv.l. v souhvězdí Panny. Hmotnost centrální černé díry je 0,7 miliard hmotností Slunce. Kredit: NASA/CXC/UFRGS/R.Nemmen et al.







 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Datum: 28.01.2008 02:02
Tisk článku

Vesmírné blues - Levinová Janna
 
 
cena původní: 299 Kč
cena: 251 Kč
Vesmírné blues
Levinová Janna
Související články:

Vědci vystopovali velkou černou díru, co se toulá Mléčnou dráhou     Autor: Stanislav Mihulka (16.01.2019)
Průlom českých vědců v kvadratické gravitaci     Autor: Pavel Brož (03.01.2019)
Záhada super žhavých koron supermasivních černých děr houstne     Autor: Stanislav Mihulka (20.12.2018)
Extrémní vesmír: Na supermasivní černou díru padá hmota 30% rychlosti světla     Autor: Stanislav Mihulka (23.09.2018)
Návrat fuzzballu: Černé díry jsou prý jenom klubka superstrun     Autor: Stanislav Mihulka (01.08.2018)



Diskuze:

hm

tom,2008-02-26 09:07:52

a to jako všechno kolem sebe pohltí

Odpovědět

Smer rotácie

Palo,2008-01-31 07:02:12

Zaujímal by ma smer rotácie . Len tak pre zaujímavosť .

Odpovědět


Smer rotace

Josef Daněk,2008-01-31 13:59:40

Směr rotace je irelevantní. Záleží přeci pouze na pozorovateli a na poloze ze které rotaci posuzuje. Takže tady asi žádné aplikace teorie o směru otáčení vodního víru při vypouštění vody z umyvadla výlevkou nebudou. Myslím však, že pokud se týká výtrysku hmoty na "pólech" černé díry, pak tato hmota nemá rotaci v tom smyslu jak ji chápeme žádnou. Ono asi nebude ani daleko od věci považovat tuto hmotu spíše za změť částic a hadronů, takže by šlo o něco mezi hmotou a energií. Původní hmota musela projít degradací při onom horkém pádu do gravitační pasti. Hmotného charakteru by pak měla znovu nabývat až posléze vzájemnou interakcí částic během cesty od černé díry. Možná by to mohl být takový malilinkatý "Little Big Beng" :-).
Jde však pouze o mou laickou úvahu, takže pokud jsem někde šlápl vedle, tak mne prosím nekamenujte.

Odpovědět

Chápu to dobře?

Honza2,2008-01-30 18:10:34

Na základě pár obrázků nesymetrických chrchlů kolem galaxií a jejich srovnání s počítačovým modelem se došlo k tak dalekosáhlým závěrům?
A ty počítačové modely jsou postavené na nějaké fungující kombinaci obecné teorii relativity, kvantovky a vůbec teorii všeho, že jim (v okolí černé diry) tak věříme?

Skoro mě ta astronomie začíná připomínat astrologii :-)

Odpovědět

Mám za to, že se to jistě neví

Pavel Brož,2008-01-29 11:52:11

Vzpomínám na rozhovor s prof. J. Bičákem v posledním čísle Čs. čas. pro fyziku, kde se - jestli se dobře pamatuji - zmiňoval mj. o tom, že studovali kolapsy i hodně nabitých a rotujících hvězd s cílem zjistit, zda se tam ten horizont vytvoří (pro ostatní čtenáře - princip kosmické cenzury je o tom, že za určitých podmínek by měla být každá zkolabovaná hmota obklopena tzv. horizontem událostí, pomyslnou hranicí, na níž se z pohledu vnějšího pozorovatele nekonečně zpomaluje čas a nastávají další pro horizont charakteristické jevy). Nejsem si ale jistý, jestli jsem si udělal správný závěr, když tak se omlouvám, nabyl jsem tehdy ale dojmu, že pokud se tyto věci stále ještě studují, tak že teoreticky se zatím za úplně vyloučené nemají. Ovšem fundovanější informaci by Vám mohl podat pouze někdo z příslušných odborníků na obecnou teorii relativity.

Odpovědět


naha singularita

karel,2008-01-29 13:09:09

Pokud tomu dobre rozumim, byla tato otazka klicem sazky mezi Hawkingem, Thornem a Preskillem, a podle vseho Hawking v teto sazce priznal porazku, kterou ovsem Thorn neprijal...

Nebo se pletu?

http://en.wikipedia.org/wiki/Thorne-Hawking-Preskill_bet

Odpovědět


ad sázka Hawkinga

Pavel Brož,2008-01-30 01:27:01

On ten Hawking se rád sází - já si pamatuji jeho sázku, kterou sám uznal za prohranou, a v té se nejednalo prvoplánově o princip kosmické cenzury, ale o zachování informace při vytvoření a vypaření černé díry. Jedná se o to, že podle klasické - ve smyslu nekvantové - obecné teorie relativity se detailní informace o objektech spadlých do černé díry ztrácí, a tedy při následném vypaření černé díry nemohou být tyto informace obnoveny. Příslušný teorém byl obrazně nazván "černá díra nemá vlasy", a dokazuje se v něm, že každá černá díra je charakterizovaná pouze třemi úhrnnými parametry, a to hmotností, momentem hybnosti, a nábojem. Tzn. že se podle tohoto teorému nemají zachovávat jiné charakteristiky, které by se ale podle kvantové teorie pole zachovávat měly. Dlužno říct, že seznam těchto zachovávajících se charakteristik je ovlivněn tím, jakou variantu kvantové teorie pole považujeme za v přírodě realizovanou, tak např. podle stávajícího standardního modelu je jednou z takových zachovávajících se charakteristik tzv. baryonové číslo, oproti tomu v různých verzích rozšiřujících standardní model - tyto verze budou mimochodem testovány také v dokončovaném urychlovači LHC - se ale toto číslo nezachovává, čehož projevem by byl např. pečlivě hledaný rozpad protonu (zrovna tento konkrétní jev ale nebude testovaný v LHC, protože LHC se pro tento experiment nehodí, budou ale testovány jiné předpovědi těchto rozšíření standardního modelu).

Takže podle klasické teorie relativity se informace během procesu gravitačního kolapsu a následného vypaření nezachovává, protože je to v rozporu s oním teorémem "černá díra nemá vlasy". Tento teorém je ale dokázán právě v té klasické, tj. nekvantové teorii relativity, a byla otázka, zda je jeho obecnost taková, že zůstane v platnosti i v kvantové teorii gravitace, jejíž definitivní podobu zatím s jistotou neznáme. Přesto ale existuje nemálo docela silných argumentů hovořících ve prospěch tvrzení, že informace by se neměla ztrácet ani v procesu kolapsu a následného vypaření černé díry.

Hawking ve svém článku, který byl podle něj zlomový v jeho sázce, za použití jistých obecných a dosti rozumných předpokladů (nicméně předpokladů, které nemusí být platné úplně nevyhnutelně), dokázal jistou matematickou vlastnost (tzv. unitaritu vývoje fyzikálního systému), která je ekvivalentní tvrzení o zachování informace. Jeho článek byl hodně abstraktní, takže jeho oponenti ho nepovažovali za až tak jednoznačný důkaz Hawkingovy prohry (navíc tuším že Thornovi se nelíbila forma výhry, chtěl totiž encyklopedii baseballu, a dostal encyklopedii kriketu - mezi námi, pokud nejste rodilí anglofilové, tak by vás to asi taky moc nenadchlo :-)) Mám za to, že dodnes neexistuje konsensus v tom, jestli ten Hawkingův důkaz lze považovat za dostatečně univerzální.

Princip kosmické cenzury s tím ale může souviset, a to tak, že tzv. nahá singularita, tj. singularita bez horizontu, žádné zachovávající se informace ze své podstaty nepřipouští. Zatímco u "oblečené" singularity, tj. u klasické černé díry s horizontem událostí, lze tento horizont považovat za jakousi definitivní hranici prostoru, pod kterou už nemá smysl rozebírat co se tam děje (a tím pádem se dá spekulovat, že informace z padajících objektů zůstává zaklíčována v oblasti o nenulovém objemu nebo na jejím povrchu), tak u nahé singularity tuto možnost nemáme, nahá singularita je prostě bod, ve kterém padající objekty skončí, tzn. že pro informaci v nich původně obsaženou máme k dispozici jen tento bod, tedy nulový objem, a matematicky neexistuje žádná možnost, jak do jednoho bezrozměrného bodu vratně zaklíčovat nějakou variabilní informaci. Mám ale takový dojem, že právě nahé singularity byly v Hawkingově důkazu a priori vyloučené.

Přiznám se ale, že tento Hawkingův spor nijak zvlášť nesleduji, určitě se najdou lidé, kteří o něm z nějakých seriózních zdrojů ví více.

Omlouvám se tímto komentátorovi jménem Pavel, kolega jeho příspěvek smazal spolu se vztaženým příspěvkem našeho známého diskuzního spammera, náš redakční systém se občas holt zachová jinak, než chceme, což už jste si tady asi občas všimli (přepracování systému se výhledově připravuje).

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