Až do této chvíle jsme si mysleli, že černé díry jsou ze zásady antisociální. Nejenom že z nich neunikne ani jinak suverénní světlo, a že lačně polykají veškerou hmotu, která se ocitne v jejich blízkosti. Odborníci měli za to, že se navzájem nesnesou ve hvězdokupách. Proto v posledních dnech (2012) vyvolala značný rozruch zpráva, podle níž mohou ve hvězdokupě být minimálně dvě černé díry zároveň. Je to učiněný skandál, který nejspíš změní naše vnímání povahy černých děr a jejich výskytu v okolním vesmíru. Mohlo by totiž být víc, než jsme prozatím předpokládali.
Původcem skandálu je Jay Strader z Michiganské státní univerzity v East Lansingu, který společně s dalšími kolegy objevil dvě černé díry v kulové hvězdokupě Messier 22. To je pozoruhodné ve více ohledech. V kulové hvězdokupě totiž zatím ještě nikdo černou díru spolehlivě nenašel. Kulové hvězdokupy jsou vesměs velmi stará seskupení hustě namačkaných hvězd, a určitě v nich se v nich během miliard let už nějaké velmi hmotné hvězdy zhroutily do černých děr. Odborníci a modely tvrdili, že takové černé díry rychle skončily ve středu příslušné hvězdokupy. Odtamtud by vlivem své zničující gravitace měly odpalovat další vznikající černé díry, kterých by měly být zhruba stovky, z hvězdokupy pryč a výsledkem by měl být systém s maximálně jednou velkou černou dírou. Jak je ale vidět, asi to tak úplně nefunguje.
Messier 22 ze souhvězdí Střelce je ve vzdálenosti cca 10 600 světelných let jednou z nejbližších a také pro pozemské pozorovatele nejjasnějších kulových hvězdokup. Její stáří astronomové odhadují na 12 miliard let. Strader a spol. na ni zaměřili přístroje radioastronomické observatoře Very Large Array Karla G. Janskyho, která se nachází 80 km západně od města Socorro v Novém Mexiku.
V prostoru hvězdokupy se jim povedlo odhalit dva objekty, jejichž spektrum rádiového záření intenzivně připomíná hvězdné systémy s černou dírou, tak jak je známe odjinud. Hmotnost domnělých černých děr by měla odpovídat 10 až 20 Sluncím. Astronomové neskrývají překvapení ani vzrušení, něco takového opravdu nečekali. Jestliže nejde o omyl, což se u podobně převratných objevů stává, budeme si muset opravit naše představy o gravitačních půtkách mezi černými děrami, které zřejmě nebývají tak efektivní, jak jsme se domnívali.
Jak se dalo čekat, ne každý tomu věří. Například jistý Shrinivas Kulkarni z Caltechu v Pasadeně by se klidně vsadil, že ani jeden ze dvojice podezřelých objektů ve skutečnosti nezahrnuje černou díru. Velké objevy si podle něj žádají velmi přesvědčivé důkazy a ty prý scházejí. Mezi spoustou hvězd hvězdokupy M 22 mohou být i hodně divné typy a některé z nich by čirou náhodou mohly napodobovat rádiové spektrum černých děr. Je také pozoruhodné, že Straderův tým nepozoroval u dotyčných objektů žádné rentgenové záření, což podle Kulkarniho opět ukazuje, že by to černé díry být nemusely.
Pokud mají Strader a jeho spolupracovníci pravdu, tak obě pozorované černé díry pravděpodobně mají hvězdné partnery, kterým vysávají hmotu a právě přitom vzniká rádiové záření. Podle pozorování Hubbleova dalekohledu by partnerem jedné z nich měl být červený trpaslík a té druhé zase oranžový trpaslík, tedy v obou případech hvězdy menší, chladnější a matnější, než je Slunce. Výzkumníci si ale nejsou v tomhle ohledu příliš jistí a doufají, že jim Hubble ještě pomůže oba zajímavé hvězdné systémy ještě znovu prozkoumat. Jak se zdá, černých děr by ve hvězdokupě Messier 22 (a samozřejmě i leckde jinde) mohlo být i víc, černé díry bez hvězdného partnera totiž rádiové záření nevydávají. Třeba se nakonec ukáže, že černé díry jsou vcelku společenské.
Prameny:
ScienceNOW 3.10. 2012, Nature 490: 71-73. Wikipedia (Messier 22, Very Large Array).
Diskuze:
Dovolil bych si pár upřesnění
Vladimír Wagner,2012-10-06 09:43:25
I když nejsem expert, dovolil bych si pár upřesnění. Ale budu rád, když někdo znalejší zkontroluje, zda se někde nemýlím.
Především je třeba zdůraznit, že hypotéza o malém (nulovém) počtu černých děr se týká pouze kulových hvězdokup, které mají extrémní hustotu hvězd. Jsou to extrémně staré objekty (stáří mezi 12 až 16 miliardami let). Nové hvězdy v nich už strašně dlouho nevznikají. To potvrzuje i složení hvězd, kde je jen strašně málo těžších prvků a je jasné, že vznikly v počátečních stádiích evoluce vesmíru. V kulových hvězdách jsou nyní v svítivé (ne konečné jako je bílý trpaslík, neutronová hvězda a černá díra)formě pouze hvězdy zhruba do hmotnosti našeho Slunce a méně.
Normálně mohou černé díry vznikat pouze z velmi hmotných hvězd, jejich doba života je v řádu jednotek a desítek milionů let. Tedy v kulové hvězdokupě vznikly před miliardami let. Zároveň gravitační prostředí vytvořené tak těsným seskupením hvězd vytváří gravitační pole, které do jisté míry "roztřiďuje" objekty podle hmotností do různých vzdáleností od centra a také vystřeluje objekty (prioritně s určitou hmotností - spíše větší ale zase ne extrémně velkou) efektem gravitačního praku ven z hvězdokupy. Vede to k určitému selektivnímu odstraňování objektů z ní. Tento proces určuje hmotnost objektu, ne to, jestli jde o černou díru nebo normální hvězdu. Gravitační účinek na okolní hvězdy je úplně stejný u hvězdy i černé díry stejné hmotnosti. Rozdílný účinek černé díry a hvězdy na okolí se začne projevovat až na vzdálenosti srovnatelné s poloměry hvězd (viz přetoky hmoty v těsných dvojhvězdných systémech obsahujících kompaktní objekt jako neutronovou hvězdu a černou díru). Vzhledem k tomu, že všechny „normální“ černé díry vznikly v kulových hvězdokupách už přes miliardami let, předpokládala většina jejich modelů, že už se všech takto hmotných objektů tyto hvězdokupy zbavily. Takže nejde o vzájemnou interakci černých děr ale o působení hvězdokupy na objekty s hmotností černé díry. Formulace o „asociálním“ chování černých děr a poznámka, že se jedná o skandál, který změní pohled na povahu černých děr, jsou podle mě nepravdivé a zavádějící. Co se může změnit, je pouze pohled na některé modely dynamiky chování kulové hvězdokupy.
Později mohly nové černé díry v kulové hvězdokupě vznikat většinou pouze ve dvojhvězdných systémech přetokem hmoty z jedné hvězdy na kompaktní pozůstatek, který je druhým členem soustavy.
Možností, jak udržet černou díru v hvězdokupě je, že by se v hustých centrálních oblastech s vysokou koncentrací hvězd a dalších objektů vlivem narůstání hmotnosti černé díry díky připojování dalších objektů, dosáhlo takové hmotnosti, která už nemůže být z kulové hvězdokupy vystřelena. Takové středně velké černé díry se hledaly a našly se i jisté náznaky jejich existence.
Pokud je prezentované pozorování dvou černých děr hvězdného typu v kulové hvězdokupě reálné a potvrdí se, z čistě statistického (pravděpodobnostního) hlediska plyne, že musí existovat ve hvězdokupě desítky i stovky objektů tohoto typu. To tedy vylučuje všechny ty modely popisující dynamiku kulové hvězdokupy, které předpovídají „rychlé“ (jedná se o milióny až stovky milionů let) "vymetení" takto hmotných objektů z kulové hvězdokupy. Chtěl bych připomenout, že simulace dynamiky gravitačně vázaného systému složeného z milionů různě hmotných hvězd tak blízko sebe není jednoduchou věcí a není zase tak nic divného, že příslušné modely a výsledky výpočtů pomocí nich nemusí být zatím dostatečně přesné a mohou se mýlit. Výsledek v článku je tedy sice pochopitelně velmi zajímavý, zvláště, když se existence těchto černých děr potvrdí nezávislými měřeními, ale dělat z toho převrat či dokonce skandál není podle mého názoru příliš na místě.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
