Dvoukvasar zrozený srážkou galaxií  
Astronomové našli první nezpochybnitelný důkaz potvrzující představu, že binární soustavy černých děr jsou následky srážek galaxií.

 

Zvětšit obrázek
Kompozitní snímek binárního kvasaru DSS J1254+0846, ve kterém je rentgenové záření zobrazené modrou barvou a viditelné světlo žlutou. Pozorovací čas: 4,5 hodiny Kredit: X-ray (NASA/CXC/SAO/P. Green et al.), optical (Carnegie Obs./Magellan/W.Baade Telescope/J.S.Mulchaey et al.)

Většina galaxií (ale ne zcela všechny), jakou je například naše Mléčná dráha, má ve svém centru velkou černou díru. Jestli se v jejím okolí nachází dostatek hmoty, kterou si dokáže gravitačně přitáhnout, pak ji můžeme pozorovat jako kvasar – jeden z nezářivějších kompaktních objektů ve vesmíru. Kvasary jsou aktivní jádra vzdálených galaxií, kde velké masy hmoty se po spirále smrti řítí stále vyšší rychlostí do černého nenávratna, přičemž se zahřívají, částice v nich se ionizují, navzájem srážejí a tyto dramatické děje pak okolí centrální černé díry jasně rozzáří v široké škále spektra. Jinak neviditelná černá díra je pak z velké časoprostorové dálky dobře vidět.


Ve vesmíru není výjimkou, že galaxie se k sobě přiblíží, navzájem gravitačně interagují, nebo se srážejí. To umožňuje předpokládat, že následkem těchto kolizí vznikají dvojice navzájem gravitačně svázaných černých děr, jež obíhají okolo společného těžište svého binárního systému. Pokud mají ve svém okolí stále dostatek hmoty k pohlcování, tvoří viditelný „dvoukvasar“. Protože, podle předpokladu, se většina galaktických srážek odehrála v dávne kosmické minulosti, jsou binární kvazary a s nimi související galaxie příliš vzdálené, tudíž v dalekohledech těžko rozeznatelné.


Astronomům se podařilo odhalit první jednoznačný důkaz, který potvrzuje předpokládaný vznik binárního systému kvazarů jako následku srážky dvou galaxií. Díky jednomu z dvojice Magellanových teleskopů, Baadeho dalekohledu, na observatoři Carnegieho institutu v Čile, získali optické snímky dvou srážejících se galaxií s aktivními jádry, které se projevují jako binární kvazar. Jeho složky mají odstrašující označení SDSS J125455.09+084653.9 a SDSS J125454.87+084652, která odborníkům prozrazují kdo na Zemi a kde na obloze objekty objevil. Zkratka SDSS značí Sloan Digital Sky Survey, čili Sloanova digitální prohlídka oblohy, velkorysý projekt podrobného, vícespektrálního systematického mapování oblohy. Takže zde byl dvoukvasar objeven. Je v souhvězdí Panny, od Země vzdálený 4,6 miliardy světelných let a centra obou galaxií dělí „jenom“ 70 tisíc světelných let.


Dalších pozorování se pak zhostil Paul Green z Harvardova – Smithsonova centra pro astrofyziku (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics). Využil rentgenový teleskop Chandra na Národní observatoři na Kitt Peak v Arizoně a další dalekohledy na Palomarské observatoři CALTECHu. Podrobnější optické a spektroskopické snímky doplnil John Mulchaey, astronom Carnegieho vědeckému institutu za pomoci zmíněného 6,5 metrovému Baade - Magellan teleskopu.

Snímek z optického, 6,5 metrového Baade - Magellan teleskopu odhaluje nejen dva jasné kvazary SDSS J1254+0846 – aktivní centra galaxií s masívními černými dírami uprostřed, ale i gravitací (slapovými sílami) formovaná ramena (ohony), která se z nich odvíjejí a která dokazují, že galaxie se navzájem intenzivně gravitačně ovlivňují. Kredit: John Mulchaey/Paul Green

V tiskové zprávě zdůrazňuje: „Tohle je vskutku první případ, který umožňuje pozorovat dvě oddělené galaxie, obě s kvazary, které zjevně spolu interagují“. A pokračuje: „Jenom proto, že vidíte dvě galaxie na obloze blízko sebe, jestě neznamená, že se srážejí. Ale snímky z Magellanova dalekohledu umožňují skutečně vidět slapové ohony, z každé galaxie se táhne jeden, které nasvědčují, že galaxie skutečně interagují a jsou v stadiu srážky.“


Tento „ohon“, který vypadá jako příliš roztažené rameno galaxie je útvarem galaktické hmoty, který formují slapové síly. Ty jsou projevem gravitace navzájem se obíhajících hmotných objektů. Například slapové síly Měsíce způsobují oboustranné vzdutí zemského povrchu (na straně přivrácené k Měsíci a na straně opačné), které se posouvá po planetě dokola jednou za necelých 24 hodin. My pak na březích moří a oceánů pozorujeme dvakrát denně zvýšení hladin, jež nazýváme přílivem. Právě takové slapové síly formují i „ohony“ hmoty navzájem se obíhajících galaxií a jsou důkazem jejich intenzivního gravitačního ovlivňování.


Z pozorování pak Mulchaeyův kolega Thomax Cox sestavil model. Jeho výsledkem je počítačová animace, která úspěšně simuluje pozorovanou skutečnost. Představuje systém odpovídající dvojici srážejících se galaxií v průběhu 3,6 miliardy let. V „okamžiku“, odpovídajícímu 2,33 miliardě let virtuální kvasary připomínají reálně pozorovanou situaci systému SDSS J1254+0846.
Numerické modelování naznačuje, že systém tvoří dvě masivní diskovité galaxie postupně se přibližující k společné oběžné dráze. Když se poprvé „potkaly“, srazily se, což ovlivnilo nejen jejich tvar, ale zejména rychlost a dráhu tak, že se ze vzájemného gravitačního svazku již nevymanily. A již se ani nevymaní.

Kliknutím sem, nebo na obrázek se přesměrujete na stránku s animací.

počítačová animace, která úspěšně simuluje pozorovanou skutečnost

Kredit: Thomas J. Cox/Carnegie Observatories


Zdroj: Carnegie Institution Washington, DC , The Astrophysical Journal

Datum: 10.02.2010 17:16
Tisk článku

Stopařův průvodce Galaxií a věda - Hanlon Michael
 
 
cena původní: 199 Kč
cena: 167 Kč
Stopařův průvodce Galaxií a věda
Hanlon Michael

Diskuze:

Snad toho neni moc.:)

Jan Urban,2010-02-13 02:27:10

Koukal sem na to a neni mi jasnych par veci..
Jsem v tomto oboru absolutni novacek,takze neco sem vygooglil a popremejslel a tady mam par otazek a tvrzeni..
Uz znacne neverohodne na me pusobi tvrzeni, ze na zacatku mela byt počáteční singularita v které bylo měření času a délky bezpředmětná a teplota spolu s tlakem byly nekonečné....a ta se vzala kde??ta singularita??
A pokud budu vychazet z tohoto modelu http://velky-tresk.navajo.cz/velky-tresk-7.jpg
,tak by me zajimalo jakou mela rychlost kosmicka inflace?? predpokladam, ze taky nekonecnou(i kdyz ta fotka spis ukazuje neco jineho)protoze kdyby to bylo rychlosti svetelnou,tak by preci nebyli k dispozici snimky vzniku vesmiru stare 13 miliard let.ty fotony ktery by nesli tu informaci uz by byli pryc ne??za nama...a ta fotka je preci musi byt spatna i toho duvodu ze "exploze"singularity byla vsemi smery,ne jenom jednim ne??
Taky sem z toho pochopil, ze vesmir se rozpina a vse se od nas vzdaluje,ale nemelo by se to co je"na levo" k nam priblizovat a to "na pravo" se vzdalovat??
taky sem koukal na teorii relativity a taky si nejsem jistej co z toho sem pochopil.)
Chapu dobre ze predmet dle sve hmotnosti zpusobuje v casoprostoru zakriveni a tim k sobe jako v siti stahuje hmotne predmety a tomu se rika gravitace?? diky tomu se tedy nemuzou predmety pohybovat rychleji nez svetlo??protoze je gravitace stahuje k sobe??a ta sit jim klade odpor??
co kdyz se ale pri "letu" vyhneme temto silnym gravitacnim pastim zpusobene predmety,pak nas nic nebude pritahovat a nic nebude ohybat casoprostor...tam kde neni hmota, tam jde letat nadsvetelnou rychlosti??
a jeste jedno nechapu...ve stredu galaxie je cerna dira ktera vse drzi na sve obezne draze..ma takovou silu aby udrzela nase slunce a celou nasi slunecni soustavu a pritom nema dost "sily",aby vytrhla zemi a ostatni planety ze sparu slunce a pritahla je k sobe..a myslim ze i priblizovani Zeme k slunci nebo mesice k Zemi je az neuveritelne pomale a podle meho laickeho nazoru by Zeme mela pritahnout Mesic mnohem driv nez v radu milionu let,ale osobne nevim kolik to je,ale urcite hodne..
Taky pokud si predstavim gravitaci jako tu sit,tak chapu, ze kdyz neco leti od objektu,nebo podel nej,tak je to pritahovano zpatky,,je tomu kladen odpor a proto nejde prekonat rychlost svetla...
ale co kdyz letime k objektu?? Nemelo by to nahodou tu letici vec podporovat a zrychlovat??tudiz dosahnout vetsi nez je rychlost svetla??(samozrejme myslim neco s pohonem...co klade odpor pak?
Tech otazek bych mel jeste tucet,ale to necham na jindy,snad mozna posledni..
Pokud k nam leti svetlo z dva miliony let vzdalene galaxie a ta galaxie ma na sirku nekolik svetelnych let ,tak jak je mozne ze k nam dorazi "spravne serazene"...jak to ze fotony nejsou zprehazene,kdyz na ne na takovou vzdalenost pusobi nescetne "nastrah" a jdou z tak rozdilnych vzdalenosti a to nemluvim o vsech tech radiovych dalekohledech ,kdyz vlastne Shapirův efekt dokazal, ze i na tak relativne malou vzdalenost jako je Zeme - Venuse muze relativne maly objekt jako je nase slunce muze zpusobit zpozdeni...
Jak tedy z tech signalu vedci sestavuji ty obrazy to opravdu nechapu a zaslouzi si pochvalu...)

Odpovědět


Jakub Šenkýř,2010-02-13 11:44:35

O singularitě už dneska nikdo neuvažuje. Seriozní fyzik vám řekne, že věda umí vesmír teoreticky popsat jen od Planckova času (10 na -43 sekundy po "okamžiku nula") směrem k dnešku, dobrodružnější fyzik navrhne několik spekulací o Vesmíru před Big Bangem a matematik dělající do strun vám nabídne ekpyrotický model. Singularity obecně jsou pro dnešní fyziku problém číslo jedna, protože se v nich spouje relativistická a kvantová fyzika. Teorii pro jejich spojení hledají fyzici posledních 50 let.

Inflace určitě nekonečnou rychlost neměla. Přesné číslo je někde v tom odkazu, co jsem vám posílal. Proč můžeme vidět i věci vzdálenější, než kolik by selským rozumem světlo potřebovalo na cestu k nám, si přečtěte tady:
http://www.vesmir.cz/clanek/rozpinani-vesmiru-podle-soudobych-poznatku
Připomenu, že nejvzdálenější minulost, kterou můžeme uvidět, je okamžik 380 tisíc let po Big Bangu, kdy poklesla teplota natolik, že se elektrony svázaly s protony do atomů a Vesmír "zprůhledněl". Podobu Vesmíru z této doby nám podává tzv. reliktní záření.

Rozpíná se Vesmír jako celek, tzn. že libovolné dva body se od sebe vzdalují. Proto se všechno vzdaluje od nás - kdybyste se díval z jakéhokoli jiného místa, viděl byste, že se taky všechno vzdaluje od vás. Gravitace zatím váže dohromady obsah každé galaxie, takže se navzájem vzdalují jen galaxie (roztahuje se prostor mezi nimi).

Důvod nepřekročitelnosti rychlosti světla leží ve speciální teorii relativity. Gravitaci jako zakřivení časoprostoru popisuje obecná teorie relativity. Nemíchejte je dohromady, jsou to dva různé vysvětlovací rámce (lapidárně řečeno STR popisuje svět lokálně, kdežto OTR globálně). Gravitující těleso tedy v žádném případě "nezpomaluje" světlo, světlo se ve vakuu šíří stále stejnou rychlostí, to je základní tvrzení STR (původně ji Einstein chtěl nazvat teorie invariantů a dobře by udělal).
Kdybyste chtěl světlo dohnat, musel byste stále víc "přikládat pod kotel", ale protože elektromagnetická vlna je děj a ne stav, pohybovala by se vůči vám stále stejně rychle. A tak byste přikládal a přikládal, ale nikdy byste světlo nedohnal. Naopak by se tím zvyšovala vaše hmotnost a další zrychlování by proto bylo stále obtížnější. Rychlostí světla se mohou pohybovat pouze částice, které žádnou hmotnost nemají - fotony.

Proč nám Měsíc nespadne během chvilky na hlavu. Gravitaci nezpůsobuje žádná síť, o kterou by planety drhly. Ta síť se tam maluje jen proto, abyste na placatém monitoru viděl to naznačené zakřivení. Gravitace "je" to zakřivení.
Vezměte mísu a kuličku, přiložte kuličku k hornímu okraji mísy a pusťte ji. Kulička se sveze do středu mísy - gravitující těleso přitáhlo objekt. Teď hoďte kuličku rovnoběžně s horním okrajem mísy, aby aspoň chvíli obíhala zhruba ve stejné výšce. Nesveze se přímo do středu jako předtím. Bude chvíli obíhat a pak se po spirále sveze doprostřed. Tak funguje obíhání objektu kolem gravitujícího tělesa. Ta kulička se vám v reálu nakonec sveze dolů proto, že třením o mísu ztrácí rychlost. Ale ve vakuu, kde planeta o nic nedrhne, se po té spirále sváží ke středu jen vééélice málo, protože vstupovala do toho pohybu s malinko menší než rovnovážnou rychlostí, ne proto že by o něco brzdila. Pokud má naopak větší rychlost než rovnovážnou, může se vééélice nenápadně od centra po spirále vzdalovat. To dělá náš Měsíc.
Planety tedy drží na jejich drahách kolem Slunce (a Slunce na jeho dráze kolem centra Galaxie) pohyb. V newtonské fyzice zrychlení dané odstředivým pohybem je rovno gravitačnímu zrychlení, v relativistické fyzice je té matematiky víc a jednodušší je vzít si tu mísu a kuličku...

Odpovědět


Jan Urban

František Kříž,2010-02-13 23:55:37

Ta fotka znázorňuje časový vývoj prostoru, ale aby to šlo znázornit tak je tam naznačen jen časový vývoj výřezu z prostoru ale redukovaného z 3D na 2D - tedy těleso znázorňující 2DxT . Obrázek pro ty kteří už to znají a nepotřebují to :)

Proč černá díra v jádře galaxie neodtrhne Měsíc od Země a Zemi od Slunce? Protože je daleko a ROZDÍL mezi silou působící na 1kg Měsíce a na 1kg Země je mnohem menší než je síla jakou je přitahován 1kg Měsíce k Zemi. Proto taky Slunce neodtrhne Měsíc od Země ...

Měsíc se od Země vzdaluje rychlostí 4cm/rok a důvodem je zemská rotace a deformace Země gravitací Měsíce.

Proč světlo už neuteklo? Nemělo kam, vyplňuje celý vesmír již od velkého třesku

Odpovědět

Zdravim..

Jan Urban,2010-02-12 20:17:38

Predem chci podekovat panu Senkyrovi, za vycerpavajici odpoved..diky
A pane Kriz...Opravdu myslite, ze je mimo vedu otazka co bylo pred timto vesmirem a nebo je uplne mimo veda a nedokaze se ani trosku priblizit necemu duveryhodnemu??A ze uz fantazii vedci ukazali...Vymysleli, ze vesmir neni nekonecny,ale jakysi balon..vymysleli si temnou hmoru ktera je pry vsude a pritom ji nevidime a neni ani v nasi slunecni soustave(asi),vymysleli ze vesmir vznikl z "niceho" ktere vzniklo "nejak"...
Ta otazka neni mimo vedu,ale mimo je asi veda v omezenem chapani sveta..Zacinam mit pocit, ze to bude spis dusevni problem co s vesmirem a ze to Tzv. seriozní fyzikové asi nerozlousknou..:)

Odpovědět


Jan Urban

František Kříž,2010-02-12 22:20:36

"Opravdu myslite, ze je mimo vedu otazka co bylo pred timto vesmirem a nebo je uplne mimo veda a nedokaze se ani trosku priblizit necemu duveryhodnemu??"

Trochu to rozvedu. Je možné vymyslet množství scénářů ale jakkoli "vypadají" důvěryhodně, bude se vždy jednat o pouhou spekulaci hodnou nejvýše filozofů. Právě z důvodů, jak jsem uvedl 1.Žádný scénář ani nevyplývá z ověřených teorií, 2. ani jej není možné ověřit nějakým pozorováním. Můžu si např. vymyslet, že vesmír vznikl srážkou dvou vesmírů- proč by to nebylo možné? Jenomže chybí argument proč by to mělo být zrovna takhle, proto je to jenom fantazie. S jinými myslitelnými scénáři je to stejné na dnešní úrovni poznání. To je právě odlišnost od toho dalšího co uvádíte:

" vedci...Vymysleli, ze vesmir neni nekonecny,ale jakysi balon..vymysleli si temnou hmoru ktera je pry vsude a pritom ji nevidime a neni ani v nasi slunecni soustave(asi),vymysleli ze vesmir vznikl z "niceho" ktere vzniklo "nejak"..."

Tyto věci buď vyplynuly z pozorování, nebo ověřených teorií nebo obojího (kromě toho že vesmír vznikl "z ničeho", to vědci netvrdí) . Chápete?

(Poslední vaší větu moc nechápu já.)

Odpovědět

Jan Urban

František Kříž,2010-02-11 22:26:14

Otázka co bylo před je mimo vědu. Tj. seriozní fyzikové o tom nespekulují - z ověřených teorií to nevyplývá ani o tom nemáme žádnou pozorovatelnou stopu. Ale fantaziím se meze nekladou ...

Odpovědět

Velky tresk..

Jan Urban,2010-02-10 22:55:06

Docela by me zajimalo jak si predstavujete, ze Velky tresk vypadal a mate nekdo aspon nejaky napad co mohlo byt pred tim??:)
Jestli se nepletu,tak teorie jsou dve??
jedna, ze velky tresk byl z jednoho bodu a dal se rozpinal a nebo druha a ta je o tom, ze by to melo vypadat jako kdyby byl vesmir(tehdy jeste bez hmoty) naplnenej "plynu" kterej s necim reagoval a bouchlo to..nebylo zadny epicentrum,jenom nastala reakce...
rikam to dobre??
Proste ta otazka co bylo pred velkym treskem je nejdulezitejsi a docela me mrzi, ze si nikdo moc netrofne rikat co by to mohlo byt..

Odpovědět


Dnešní teorie

Jakub Šenkýř,2010-02-11 00:13:54

To jsou obojí už dost staré interpretace, navíc typicky populárně-vědecké (snažící se o přístupnost na úkor přesnosti) a proto silně matoucí. Nejsem sice odborník, ale protože se o tuto oblast vědy zajímám, dovolím si odpovědět. Snad mě někdo znalejší doplní, případně opraví, pokud budu plácat nesmysly.

Klasický výklad (polovina 20. století) hovořil o tom, že Velkým třeskem vznikl časoprostor a hmota. Na "počátku" byl tedy Vesmír velmi malý, velmi hustý a velmi horký (rozměry blížící se bodu, ostatní parametry blížící se nekonečnu) a pak se začal rozpínat a řídnout, něco jako černá díra naruby. Nelze si tedy naivně představovat, že "to z jednoho místa bouchlo do okolí", protože smrštěný byl Vesmír jako celek, tedy veškerý dnešní prostor byl zhuštěn do absurdně malých rozměrů a celý byl víceméně rovnoměrně naplněn nepředstavitelně zhuštěnou hmotou ve formě záření. O samotném "okamžiku nula" věda nemluvila, protože singularitu (nekonečně malý, nekonečně hustý bod) nelze nijak rozumně matematicky uchopit. Tím méně mělo smysl se ptát "a co bylo před tím", protože nebyl-li čas, nebylo ani žádné "před". Věda se omezovala na popis Vesmíru od "skoro nuly" směrem k dnešku. Takto popisoval vznik Vesmíru například doktor Grygar v pořadu Okna vesmíru dokořán.

Dnes existuje několik různých konceptů, jak si s "bodem nula" poradit. Jeden z nich pojímá Velký třesk jako fázový přechod vakua z jednoho energetického stavu do druhého (k čemuž pak došlo ještě dvakrát, postupně se tak oddělily interakce gravitační, silná a elektroslabá, které dnes vnímáme jako tři různé, avšak teorie říká, že za stavu vysokých energií mezi nimi není rozdíl - o tomto je mimo jiné výzkum na urychlovači LHC). Velkým třeskem tedy nevznikl Vesmír, pouze jeho dnešní podoba. Okamžik "nula" je fázovým přechodem vakua (co ho způsobilo, nevíme) a před ním tu existoval Vesmír (tj. vakuum) s jinými fyzikálními vlastnostmi, nám ovšem nepřístupný a tedy vědou nezkoumatelný. Je diskutabilní, nakolik má smysl hovořit v tomto předcházejícím Vesmíru o čase a prostoru. Možná že časoprostor v dnešním pojetí je vlastnost, kterou má Vesmír teprve od Velkého třesku (a jsme tedy zase tam, kde doktor Grygar). Stephen Hawking dokonce popsal teoretický model, ve kterém čas nemusel "začít", že se vynořil pravděpodobnostně a "v prvních chvílích" tu tedy byla spíše narůstající pravděpodobnost existence času než čas sám (je velmi neohrabané snažit se takovou věc popsat slovy).

Jiná (asi nejnovější a poměrně módní) teorie nazývaná "ekpyrotický model" vychází z jedné varianty teorie superstrun a popisuje Velký třesk jako dotyk desetirozměrných "brán" (angl. branes) pohybujících se v jedenáctirozměrném prostoru (jako když se dvě rovnoběžné plachty povlávající náhodně ve větru dotknou v jednom místě). Tento střet byl podle ekpyrotické teorie zdrojem výše zmíněného fázového přechodu vakua na "naší" bráně (co to způsobilo na druhé, nevíme - z našeho pohledu se jedná o paralelně existující Vesmír s neznámými podmínkami a přírodními zákony, se kterým nejsme od chvíle našeho Velkého třesku v kontaktu). Problémem této teorie stejně jako všech teorií strun je zatím nulová síla předpovědět něco, co by se dalo odzkoušet a změřit. V současnosti se čeká na výsledky mapování oblohy sondou Planck (startovala loni v květnu), které by mohly ekpyrotický model alespoň vyvrátit (potvrdit však nikoli).

Tolik soudobé interpretace. Vidíte, že jde o poměrně hodně abstraktní představy, proto znějí při podání obyčejným jazykem dost ztřeštěně. K jejich skutečnému sdělení a pochopení by bylo zapotřebí spousta matematiky, kterou ani jeden z nás neovládá, takže musíme zůstat u pohádek.

Podal jsem to všechno samozřejmě hodně zhuštěně a nepřesně. K základnímu zorientování v tématu doporučuji například sekci Kosmologie na http://www.aldebaran.cz/astrofyzika/ Můžete také zkusit heslo Velký třesk na české Wikipedii nebo anglický originál.

Odpovědět


Mně osobně se líbí

Jan Novák9,2010-02-11 09:17:20

teorie, že náš vesmír je černá díra zevnitř, a tudíž vznikl když se "něco" "venku" gravitačně zhroutilo. To hezky vysvětluje "temnou energii" protože efekt zrychlujícího se rozpínání vesmíru by byl způsobený zahušťováním mateřské černé díry při pokračujícím kolapsu.

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