Konečně úspěch? V srdci hvězdokupy vystopovali střední černou díru  
Ohromná, hustá a omamně krásná kulová hvězdokupa 47 Tucanae zřejmě skrývá černou díru střední velikosti, jejíž hmota činí asi 2 200 Sluncí.
Černá díra v srdci hvězdokupy 47 Tucanae. Kredit: CfA / M. Weiss.
Černá díra v srdci hvězdokupy 47 Tucanae. Kredit: CfA / M. Weiss.

Prakticky všechny černé díry, které zatím známe, spadají do dvou různých kategorií. Buď to jsou malé černé díry hvězdných velikostí, jejichž hmota odpovídá jen několika Sluncím, anebo naopak supermasivní černé díry, což jsou kosmická monstra o hmotnosti milionů a někdy i miliard Sluncí. A mezi těmito dvěma typy černých děr neznáme prakticky nic. Postupně se sice objevilo pár kandidátů na černé díry střední velikosti (intermediate-mass black hole, IMBH), žádný z nich ale není úplně stoprocentně přesvědčivý. Odborníci očekávají, že by měly existovat černé díry s hmotností stovek až desetitisíců Sluncí, doposud ale byly spíše jen teoretické.

 

Bulent Kiziltan. Kredit: MIT.
Bulent Kiziltan. Kredit: MIT.

V dnešním čísle časopisu Nature se dočtete o zbrusu nových důkazech, podle nichž jedna pěkně tučná černá díra střední velikosti sedí uprostřed veliké a krásné kulové hvězdokupy 47 Tucanae, viditelné pouhým okem na jižní obloze v souhvězdí Tukana. Zmíněná černá díra by měla mít hmotnost přibližně 2 200 Sluncí. Hvězdokupa 47 Tucanae je stará asi 12 miliard let a pozorujeme ji poměrně blízko, ve vzdálenosti 13 tisíc světlených let. Je to doopravdy úchvatný objekt. V prostoru o délce pouhých 120 světlených let obsahuje miliony hvězd, včetně celé řady zvláštních jako jsou modří opozdilci (blue stragglers), kataklyzmické proměnné hvězdy (cataclysmic variable stars), rentgenové dvojhvězdy o malé hmotnosti (low-mass X-ray binaries) anebo milisekundové pulsary. Jinými slovy, je to ráj pro astrofyziky.

Kulová hvězdokupa 47 Tucanae. Kredit: NASA, ESA, and Hubble Heritage.
Kulová hvězdokupa 47 Tucanae. Kredit: NASA, ESA, and Hubble Heritage.

 

Vědci už ve hvězdokupě 47 Tucanae pátrali po centrální černé díře. Doposud ale neúspěšně. Černé díry obvykle objevíme díky rentgenovému záření z akrečního disku rozžhaveného materiálu, který krouží kolem hodující černé díry. V nitru 47 Tucanae ale žádný takový materiál, natož akreční disk není, takže odtamtud ani nezáří rentgenové paprsky. Další možností je pozorovat chování hvězd v prostoru, kde by měla být hledaná černá díra. U tak blízkého objektu, jako je 47 Tucanae, by to mělo fungovat. Problém je ale v tom, že ve středu hvězdokupy 47 Tucanae je tolik hvězd a takový zmatek, že nemůžeme detailně sledovat pohyby jednotlivých hvězd.


Bulent Kiziltan z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) a jeho spolupracovníci to ale nevzdali. Velmi toužili najít nějakou černou díru střední velikosti, protože podle všeho představují mezičlánek mezi malými a gigantickými černými děrami. Studium černých děr střední velikosti by nám tudíž mohlo více objasnit, jak vlastně vznikají supermasivní černé díry. Kiziltan a spol. použili při stopování černé díry v nitru 47 Tucanae dva typy důkazů. První z nich hledali v pohybech hvězd v celé hvězdokupě. Pokud je ve středu 47 Tucanae černá díra, tak by její gravitace měla míchat s celou hvězdokupou jako ohromná kosmická lžíce.

 

Svět plný hvězd. Kredit: NASA, ESA, Hubble Space Telescope.
Svět plný hvězd. Kredit: NASA, ESA, Hubble Space Telescope.

Když vědci simulovali pohyb hvězd 47 Tucanae a výsledky pak srovnali se skutečnými pohyby hvězd hvězdokupy, tak došli k závěru, že na pohyb hvězd doopravdy působí gravitace odpovídající černé díře střední velikosti. Druhý soubor důkazů pocházel z pozorování pulsarů, jejichž chování by rovněž měla ovlivňovat gravitace černé díry. A i v tomto případě vědci zjistili, že jejich pozorování nasvědčují existenci černé díry střední velikosti.


Jakmile Kiziltan a jeho spolupracovníci dali všechna pozorování dohromady, tak se jim najednou zjevila dobře skrytá, tichá a nenápadná černá díra střední velikosti o hmotnosti asi 2 200 Sluncí. Jako když vystopujete monstrum z dávných časů. Vzhledem k tomu, jak dlouho vzdorovala černá díra v nitru 47 Tucanae pokusům o objevení, lze rozumně očekávat, že podobně skryté černé díry budou i v řadě dalších kulových hvězdokup. Ale teď už víme jak na ně. Vědce čeká napínavý lov skrytých příšer. 

Video:  TEDxFulbright Bülent Kızıltan - Our Connection to the Cosmos


Literatura
Harvard-Smithsonian CfA 8. 2. 2017, Nature 542: 203–205, Wikipedia (47 Tucanae).

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 09.02.2017
Tisk článku

Pekelná díra - Vzpoura - Anderson Kevin J., Herbert Brian
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 259 Kč
cena: 243 Kč
Pekelná díra - Vzpoura
Anderson Kevin J., Herbert Brian
Související články:

První potvrzená černá díra střední velikosti     Autor: Stanislav Mihulka (09.07.2012)
Nadějná černá díra z kulové hvězdokupy v Mléčné dráze     Autor: Stanislav Mihulka (05.11.2013)
Máme v Mléčné dráze druhou ohromnou černou díru?     Autor: Stanislav Mihulka (15.01.2016)



Diskuze:

Černé díry trochu jinak.

Jaroslav Červinka,2017-02-22 09:48:00

15. února 2017
Konečně úspěch? V srdci hvězdokupy vystopovali střední černou díru.

Ohromná, hustá a omamně krásná kulová hvězdokupa 47 Tucanae zřejmě skrývá černou díru střední velikosti, jejíž hmota činí asi 2 200 Sluncí.
Takto bombasticky začíná velmi zajímavý článek o vesmírných tělesech. Já osobně bych se rád vyjádřil k popisované problematice černých děr z pohledu Nové relativně (ne)částicové fyziky, tak jak je postupně diskutována a formována na VUT v Brně.
Nová fyzika umožňuje dívat se na fyzikální procesy v makrokosmu v jednotě s fyzikálními procesy v mikrokosmu. Nové fyzice nejde o žádné závěry, které by vybočovaly z platnosti klasické Newtonovy a Einsteinovy fyziky, nebo kvantové mechaniky. Nová fyzika je revoluční v tom, že nachází revoluční teoretické přístupy umožňující nalézat sjednocující zákony v celém univerzu, a to bez nároku na to, aby byla považována za definitivní a uzavřenou. Její kouzlo je v tom, že dokáže skloubit téměř všechny experimentálně ověřené teorie průřezově všemi vědními obory.
Problematika černých děr je jen malou výsečí toho jak rozmanité mohou být pohledy na tento fyzikální fenomén. V první řadě je třeba říci, že dnešní doposud převážně používání popis černých děr vychází z nedostatku schopností pochopit elementární principy chování hmoty jako energie v jednotě celého univerza od mikro do makrosvěta v jeho relativizmu a všeobecné souvislosti. Řešení tohoto problému se pokouší zatím poměrně úspěšně Nová fyzika.
Sám pojem Nová fyzika, není nic nového, protože byl ve smyslu současného poznání formulován v polovině minulého století americkým fyzikem Richardem Feynmanem, se zřetelným poukazem souvislosti makro a mikro světa. Ale teprve až nedávno s rozvojem hlubšího poznání zákonitostí elektromagnetizmu jako univerzálního nosiče energie a jako stavebního zdroje všech hmotných částic je možno se dívat na hmotu jako relativní, neurčitý pojem nestačící k vysvětlení procesů v super mikrosvětě, jako na přiklad elementárních jevů v plazmatu.
Nová fyzika vychází z toho, že fyzikální zákony se již neodvozují z podstaty materiálního světa, tak jak je to v klasické fyzice, ale z proměn energie zaplňující prostor ve své relativitě a všeobecné souvislosti. Energie, která sice umožňuje být chápána jako částice, jako element hmoty. To však neplatí v rozměrech blížící se k bosonu ZoCeLo. Elementární hmota jako částice může být pouze chápaná EM energie v lokalizovaném prostoru. Silové a rezonanční vlastnosti takto lokalizovaného prostoru jsou dány superpozicí bosonů ZoCeLo a ty určují vlastnosti k jiným takto chápaným lokalitám. Proto má smysl i nadále používat pojem částice, ovšem s novým vnitřním obsahem. T toho plyne, že částice v relaci k jiné části může mít zcela jiný charakter z hlediska silového působení.
Teoretické práce na VUT v Brně ukázaly, že mezi makro kosmem, reálným světem a mikro kosmem lze prokázat, že jejich fraktální podobnost je tak silná, a lze ji podpořit i matematicky, že ji nelze přehlížet. Zjednodušeně řečeno, máme k dispozici tři faktory. První je hypotetický boson ZoCeLo, který naznačuje existenci vírových struktur odvozených od matematického modelu toroidu a základních konstant teorie elektromagnetizmu a Planckovy kvantové mechaniky. Takto chápaný boson ZoCeLo umožňuje pochopit, že existují limitované nejmenší vírové struktury energie, které ještě mají charakter hmotné částice, jak ji dnes fyzici chápou. ZoCeLo umožňuje představu univerzálního principu transformace energie mezi poli magnetické a elektrické indukce skrze elementární Poyntingovy vektory. Při takto chápaném bosonu ZoCeLo a jeho superpozicí vyobrazené siločáry neuvěřitelně silně připomínají tvary kosmických těles, jako jsou galaxie, pulzary kvazary, hvězdokupy a tak podobně. Od tohoto bosonu se také odvíjí univerzální rezonanční charakter každé hmoty vycházející, jako násobné superpozice rezonance elementu.
Z toho také vyplývá, že žádná částice nemůže být nekonečně malá, že v mikrosvětě neexistuje přímka, že absolutně je vše relativní a univerz je spojitý. V důsledku toho je nadbytečná otázka, zda je vesmír konečný, nebo ne? Zda má vesmír nějaký počátek? Stačí mít dostatek představivosti, a schopnost osvobodit se od zastaralých představ, aby člověk viděl svět kolem sebe zcela jinak.
Druhým faktorem jsou nové strukturální modely molekul, atomů a sub atomových struktur výhradně odvozených ze vzájemného působení elektromagnetických sil mezi jednotlivými komponenty. Jíž sama první úvaha profesora Ošmery při studiu modelu elektronu vycházela z úvahy, že v mikrosvětě se mohou odehrávat fyzikálních procesy obdobné jako v kosmu. V tomto konkrétním případě to byla představa galaxie. Nakonec prof. Ošmera spolu s dalšími spolupracovníky neustále zdokonalovaly modely představy modelů atomů a molekul a dosáhly pozoruhodných výsledků nezvratně prokazujících správnost vírových modelů elementárních částic. Rozpracovanost těchto modelů kromě nezvratného významu pro chemické technologie naznačuje možnost nalézání fraktální podobnost mezi prostorovým uspořádáním energie v mikrokosmu a tělesy v makrokosmu. Z hlediska struktur těchto modelů je nesmírně důležité, že se podařilo objasnit způsob lokalizace elektronu v atomu a byly tak vysvětleny proč mají molekuly takový tvar, jaký byl experimentálně ověřen
Třetí faktor je podobnost fyzikálních procesů a tvarů v makrokosmu jako kosmických hmotných těles s tvary elektromagnetických siločar vyjadřujícími energetickou hustotu pseudo mikročástic. Jednotlivé tvary kosmických objektů mohou být využity jako modely nových superponovaných EM struktur. To nás přivede k zcela novému vědeckému pohledu na kosmické objekty.

Předchozí ukazuje na to, že pohled na černé díry se bude podstatně měnit a možná se ukáže, že tento název je málo vhodný. To vyplývá z toho, že pocit z pozorování kosmických vírových objektů se nám jeví jako prázdný a bez záření. Tuto představu vylučuje sama představa kosmu jako EM relativních a souvislých polí vyjadřujících energetické poměry ve spojitém prostoru. Na tak zvaných černých dírách není až tak nic zvláštního, protože takových vírových struktur je v každém atomu nepočítaje. Jako první je to princip nejjednoduššího bosonu ZoCeLo. Z toho vyplývá, že vyvolávání zvláštního pocitu ohromnosti hmotnosti nemá valného smyslu nehledě na, relativita připouští, že v místě černých děr mohou existovat stejné poměry jako v naší sluneční soustavě.
Závěr zní tak, že astronomové by mohli konečně dostat do rukou nástroj, aby se jejich věda stala vice vědeckou z pohledu jejího praktického významu.

Ing. Jaroslav Červinka.

Odpovědět

Fotka černé díry

Jirka Niklík,2017-02-10 17:16:54

Může mi někdo vysvětlit, jak vznikl obrázek "Černá díra v srdci hvězdokupy 47 " ..?
Je to fotka z Hubble telescope, představa výtvarníka, nebo něco jiného?

Odpovědět


Re: Fotka černé díry

Petr Kr,2017-02-10 19:57:22

cely článek je o tom, že ji nelze vidět a vystopovat ji bylo nadlidské úsilí a pak ji našli v kosmickém fotoalbu nebo vyfotili? Asi je to ilustrativní obrázek vzniklý deformací fotky. Navíc tak velkou černou díru nemá žádná...

Odpovědět


Re: Fotka černé díry

Stanislav Florian,2017-02-11 12:52:34

Fotografie hvězdokupy z Hubble dalekohledu je dole pod schématem, který ukazuje možná oblast, kde byly sledovány hvězdy ovlivněné to střední černou dírou. Schémat černých děr je na internetu plno.

Odpovědět


Re: Fotka černé díry

Milan Krnic,2017-02-11 21:23:09

b) je správně.

Odpovědět


Re: Fotka černé díry

Zdeněk Syk,2017-03-09 17:01:41

jiného... snímek hvězdokupy a někdo tam ve fotoshopu plácnul černé kolečko.
nejspíš to má podpořit fantazii při snaze vidět něco co nemůžeme vidět.

Odpovědět

black holes

Milan Denko,2017-02-09 20:47:21

Uz ako male dieta ma fascinovala astronomia. A uz vtedy som velakrat rozmyslal nad tym, ze kazda galaxia ma vo svojom strede ciernu dieru. A teraz sa to potvrdzuje, dokonca aj pri hviezdokopach. Som zvedavi co nam este blizka buducnost prinesie.

Odpovědět


Re: black holes

Milan Krnic,2017-02-11 21:25:02

Možná vás zklamu, ale nic ne nepotvrzuje. Jsou to stále pouze hypotézy (založené na nedokonalém modelu).

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