Elegantní tanec hvězdy S2 kolem supermasivní černé díry potvrdil Einsteina  
V srdci naší Galaxie sedí nesmírně hmotná a gravitačně přitažlivá supermasivní černá díra Sgr A*. Kolem ní obíhají hvězdy, které na vlastní kůži pociťují důsledky drtivé přitažlivosti hmoty 4,15 milionů Sluncí. Na bizarní oběžné dráze hvězdy S2 je pěkně vidět, jaký vliv taková gravitace může mít.
Ilustrace pohybu hvězdy S2 kolem supermasivní černé díry Sgr A*. Kredit: ESO/L. Calçada.
Ilustrace pohybu hvězdy S2 kolem supermasivní černé díry Sgr A*. Kredit: ESO/L. Calçada.

Když ve vesmíru něco kolem něčeho obíhá, tak to má obvykle eliptickou nebo více méně kruhovou oběžnou dráhu. Pro hvězdu známou jako S2, která krouží v samotném jádru Mléčné dráhy kolem našeho domácí monstra, supermasivní černé díry o hmotnosti přes 4 miliony Sluncí, která je známá jako Sagittarius A* (Sgr A*), to ale rozhodně neplatí.

 

30 let pozorování S2 ukázalo, že tahle hvězda obíhá supermasivní černou díru po dráze, která intenzivně připomíná obrázek ze spirografu. A nejde jen o eleganci. Pozorování hvězdy S2 opět potvrzují předpovědi obecné relativity. Einstein měl zase jednou pravdu.

 

Reinhard Genzel. Kredit: ESO/M. Zamani.
Reinhard Genzel. Kredit: ESO/M. Zamani.

Oběžné dráhy planet Sluneční soustavy, Zemi nevyjímaje, jsou při bližším pohledu složité. V rámci různých cyklů rozmanitě kolísají. Slunce, kolem něhož planety obíhají, je ale stále víceméně v jejich středu. S hvězdou S2 je to ale úplně jiné. Obíhá kolem supermasivní černé díry po elipse, ale černá díra přitom není ve středu, nýbrž blízko okraje elipsy. Díky drtivé gravitaci supermasivní černé díry Sgr A* hvězda S2 při přibližování k černé díře zrychluje, a když se opět vzdaluje, tak zase zpomaluje.

 

Astronomové studují hvězdu S2 již celá desetiletí. Právě neobvyklá oběžná dráha této hvězdy představovala jeden z prvních důkazů, že Sgr A* je doopravdy supermasivní černá díra. Astrofyzik Reinhard Genzel z německého institutu Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics v Garchingu a jeho početní kolegové nedávno zjistili, že oběh hvězdy S2 kolem supermasivní černé díry Sgr A* je ještě divnější, něž jsme si mysleli. Díky působení ohromující gravitace černé díry se neustále mění poloha oběžné dráhy hvězdy. Po větším počtu oběhů vytváří oběžná dráha hvězdy S2 obrazec, který důvěrně připomíná kresbu ze spirografu. Tomuto jevu se říká Schwarzchildova precese a je to poprvé, co jsme ji pozorovali u hvězdy obíhající černou díru.

 

Spirograf od firmy Palitoy z osmdesátých let. Kredit: Multicherry / Wikimedia Commons.
Spirograf od firmy Palitoy z osmdesátých let. Kredit: Multicherry / Wikimedia Commons.

Tenhle výzkum byl velmi náročný, v neposlední řadě, i pokud jde o čas. Hvězdě S2 to trvá 16 pozemských let, než jednou oběhne kolem supermasivní černé díry. Aby vědci mohli potvrdit, že u hvězdy S2 skutečně dochází ke Schwarzchildově precesi, museli ji pozorovat 27 let. Během té doby udělali celkem 330 měření pozice hvězdy a její rychlosti na oběžné dráze. K pozorování posloužilo několik přístrojů na teleskopech soustavy Very Large Telescope (VLT) v Chile.

 

Výsledky výzkumu podpořily Einsteinovu obecnou relativitu, a také přinesly významné poznatky o bezprostředním okolí pozoruhodného objektu Sgr A*, například v souvislosti s rozložením temné hmoty nebo případných menších černých děr v okolí supermasivní černé díry. To je důležité pro výzkum vzniku a evoluce supermasivních černých děr, které stále obestírá řada nejasností a otázek.

 

Video: Artist’s animation of S2’s precession effect

 

Video: Simulation of the orbits of stars around the black hole at the centre of the Milky Way

 

Literatura

European Southern Observatory 16. 4. 2020.

Astronomy & Astrophysics 636: L5.

Datum: 18.04.2020
Tisk článku

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

Hvězda, která oběhne supermasivní černou díru za 11,5 let     Autor: Stanislav Mihulka (07.10.2012)
Silný magnetar v srdci Mléčné dráhy     Autor: Stanislav Mihulka (30.08.2013)
Co když jsou v srdcích galaxií červí díry?     Autor: Stanislav Mihulka (05.06.2014)



Diskuze:

eliptická oběžná dráha

Tomáš Vodička,2020-04-19 14:38:54

Potenciálně zajímavý článek, nicméně třetí odstavec je dost zavádějící. Píšete, že eliptická dráha této hvězdy je neobvyklá, protože centrální těleso (černá díra) neleží ve středu elipsy, ale "blízko okraje elipsy". To samozřejmě není neobvyklé, každá eliptická oběžná dráha má centrální těleso v ohnisku, nikoli ve středu. Dále není pravda, že "Díky drtivé gravitaci supermasivní černé díry hvězda při přibližování k černé díře zrychluje, a když se opět vzdaluje, tak zase zpomaluje." To je samozřejmě opět úplně normální a samozřejmá vlastnost každé eliptické dráhy, mimořádně velká gravitace v tomto případě s tím nemá nic společného. Jediné, co je na této oběžné dráze neobvyklé, je stáčení osy té elipsy, které způsobuje Schwarzschildova precese. Taková dráha ovšem není "ještě divnější, než jsme si mysleli", nýbrž naopak byl tento jev předpovězen a předpokládán. Podstatou sdělení tedy je, že pozorováním se potvrdily naše předpoklady, a ne, že se napozorovalo něco překvapivého. V článku ale bohužel chybí vysvětlení, co to ta Schwarzschildova precese vlastně je a jak funguje. A, nechci být za hnidopicha, ale je to opravdu Schwarzschildova precese, nikoli Schwarzchildova.

Odpovědět

Hmota nebo hmotnost ?

Josef Řeřicha,2020-04-19 11:41:42

Citace : „V srdci naší Galaxie sedí nesmírně hmotná a gravitačně přitažlivá supermasivní černá díra Sgr A*. Kolem ní obíhají hvězdy, které na vlastní kůži pociťují důsledky drtivé přitažlivosti hmoty 4,15 milionů Sluncí. Na bizarní oběžné dráze hvězdy S2 je pěkně vidět, jaký vliv taková gravitace může mít.
Reakce : Neměla by ta věta být vyslovena ještě přesněji, tedy : „…hvězdy, které na vlastní kůži pociťují důsledky (?!?!?) drtivé přitažlivosti hmoty “““o hmotnosti“““4,5 milionů Sluncí.“. Přitažlivost „vyrábí hmota anebo hmotnost“ ? ( Hmota myslím je veličina a hmotnost je jen vlastnost hmoty ). Hmota, jakožto veličina-artefakt fyzikální, zakřivuje časoprostor a křivost čp, to jak je veliká-mohutná, že závisí na té hmotnosti. Je to tak ? anebo v čem se mýlím ?

Odpovědět


Re: Hmota nebo hmotnost ?

Petr Petr,2020-04-19 12:20:51

Veličinou je hmotnost, takže "citace" i "reakce" není správně.
Hmota je jen "entita" (jako je kapalina, částice,...).
Bohužel se mylně (i v angličtině) říká "temná hmota" (matter).
Ve skutečnosti je to jen "temná hmotnost" (mass).
Jako je "temná energie" a "temný moment hybnosti".
(jde o veličiny a nikoli nějakou věc)

Odpovědět


Re: Re: Hmota nebo hmotnost ?

Josef Řeřicha,2020-04-19 17:05:54

Co říkáte, je jen konstatování bez podpory argumentační. Také tu mám jedno konstatování : Nositelem/nosičem náboje je elektron a protože je elektron jen „entita“ ( žádná „věc“, podobně jako hmota pro hmotnost, jste řekl Vy) bude veličinou ´náboj´ ( vlastnost elektronu ). Pane Petr Petr, jak mě opravíte ?

Odpovědět


Re: Re: Hmota nebo hmotnost ?

Anti Sarlatan,2020-05-05 12:36:28

Pozor na uzivatela Josef Řeřicha - jedna sa o Josefa Navratila, psychopatickeho usvedceneho donasaca STB s krycim menom Nedoma!
Kazdy, kto nesuhlasi s jeho fantazmagorickou "hypotezou" s elementarnymi matematickymi chybami riskuje trestne oznamenie od tohto ustavne lieceneho (neuspesne) blazna!

Odpovědět

Ne, nechci Einsteina popírat,

Pavel Nedbal,2020-04-18 21:23:35

ale při oběžné době 16 let a době pozorování 27 let (ještě ne dva celé oběhy!), nemluvě o přesnosti měření, mi to připadá trošku předčasné jásat.

Odpovědět


Re: Ne, nechci Einsteina popírat,

Petr Petr,2020-04-19 07:01:02

Samozřejmě, že sotva detekovali stáčení elipsy...
https://phys.org/news/2020-04-eso-telescope-star-supermassive-black.html
Nějak z toho ani nevypadla kvantitativní hodnota stáčení.
(její nejistota by byla relativně dost velká)

Je třeba podotknout, že stejně jako u Merkuru může hrát roli i další hmota/objekty. Navíc tam nevyloučili temnou hmotu...

Je to celkem k ničemu (nic nového).

Odpovědět


Re: Re: Ne, nechci Einsteina popírat,

Stanislav Brabec,2020-04-21 06:22:17

Stáčení velké poloosy S2 je údajně 12′ na oběh.
https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2020/04/aa37813-20/aa37813-20.html

Merkur se musí spokojit s 42.9″ za století.

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