Ulovena první osamocená černá díra  
Sama nezáří. I když ovlivňuje světelné paprsky ve svém okolí, není jednoduché ji na biliardy kilometrů velké vzdálenosti odhalit. Mezinárodní tým astronomů zveřejnil výsledky potvrzující, že se první hvězdnou černou díru podařilo jednoznačně vystopovat.

Nedávno jsme psali o velmi hmotných černých dírách, které – zdánlivě paradoxně – ve výkonných teleskopech detekujeme jako zářivé objekty zejména v rentgenové nebo radiové oblasti spektra. Nadmíru zhmotněnou gravitační černo-černou past totiž zviditelňuje vířící horké plazma uvězněné v časoprostorové jámě. Jenže zdaleka ne všechny hvězdy s hmotností nad 20násobku Slunce mají po kolapsu v černou díru možnost k sobě strhávat tolik okolní hmoty, aby je prozrazovalo elektromagnetické záření. Supernova totiž rozfoukne původní okolní materiál a vnější hvězdnou obálku do gigantické rozpínající se bubliny a vymete prostor kolem smršťujícího se jádra.

Intenzivní gravitační pole černé díry působí jako silná čočka, která zkresluje a zjasňuje obraz hvězdy v pozadí. Gravitační čočka rozmazává obraz hvězdy do dvou obrazů ve tvaru banánu s celkovou plochou několikanásobně větší, než má původní hvězdný disk. Ačkoli obrázek znázorňuje úhlovou vzdálenost, je stokrát menší, než jakou je schopen rozlišit Hubbleův teleskop nebo pozemní dalekohledy, které vícenásobné obrazy „nevidí“. Jak černá díra putuje v popředí, pozorovatelé zaregistrují jenom zjasnění vzdálenější hvězdy.Kredit:   NASA/ESA  https://esahubble.org/images/opo0003e/
Intenzivní gravitační pole černé díry působí jako silná čočka, která zkresluje a zjasňuje obraz hvězdy v pozadí. Gravitační čočka rozmazává obraz hvězdy do dvou obrazů ve tvaru banánu s celkovou plochou několikanásobně větší, než má původní hvězdný disk. Ačkoli obrázek znázorňuje úhlovou vzdálenost, je stokrát menší, než jakou je schopen rozlišit Hubbleův teleskop nebo pozemní dalekohledy, které vícenásobné obrazy „nevidí“. Jak černá díra putuje v popředí, pozorovatelé zaregistrují jenom zjasnění vzdálenější hvězdy.Kredit: NASA/ESA

 

 

Astronomové i na základě předpokladu, že asi třetina hvězd v naší domovské Galaxii nemá své binární, gravitačně vázané dvojče, předpokládají v Mléčné dráze na stovky milionů „single“ hvězdných černých děr. Jako osamělí poutníci cestují prostorem a je extrémně složité je detekovat. Prozrazuje je totiž jenom silné gravitační působení, tedy výrazně deformují okolní časoprostor. Paprsky světla ze vzdálenějších zdrojů při přechodu vnějšími oblastmi této časoprostorové prohlubně se vychýlí podobně, jako u optické čočky, která obraz objektu zvětší. Odchylka od přímého směru o velikosti řádově jednotek obloukových sekund není na obrovskou vesmírnou vzdálenost měřitelná, stejně jako deformace obrazu světelného zdroje za rotující gravitační čočkou. Nicméně pozorovatel po jistou dobu registruje zjasnění tohoto obrazu, jak v popředí před zdrojem světla proplouvá objekt s extrémní gravitací. Jev se nazývá gravitační mikročočka.


Metoda detekce není jednoduché „kouknu a vidím“. Ve skutečnosti až dosud nebyla žádná izolovaná hvězdná černá díra jednoznačně potvrzena. Tato výzva spojila velkou skupinu astronomů z různých koutů světa. Po rozsáhlých analýzách záznamů z několika let pozorování zejména z Hubbleova teleskopu (HST) nejprve vybrali pro další pozorování osm nadějných kandidátů bez měřitelného vlastního vyzařování, ale natolik hmotných, že díky relativistickým jevům rozjasnily hvězdu v pozadí po dobu nejméně 200 dnů. Vědci koncem ledna zveřejnili ve formě preprintového, zatím nerecenzovaného článku na stránkách arXiv údaje o jednom z těchto objektů, o němž jsou s velikou jistotou přesvědčeni, že je osamocenou černou dírou. Mnohočlenný mezinárodní tým se opírá o velice přesná interferometrická měření s vysokým prostorovým rozlišením. Optické jevy způsobené jevem mikročočky a Einsteinovy rovnice vedly k odhadu hmotnost temného tělesa na více než sedminásobek hmotnosti Slunce. I to dokazuje, že jde o černou díru a ne například o potulnou neutronovou hvězdu.

Simulovaný obraz černé díry putující Mléčnou dráhou Kredit: SXS project  American Astronomical Society.
Simulovaný obraz černé díry putující Mléčnou dráhou Kredit: SXS project American Astronomical Society.

 

 

Další důležité informace poskytly pozemní observatoře na různých místech světa, které na sledované zjasnění zamířily své teleskopy. Přesnými přístroji měřitelné titěrné rozdíly v úhlech, pod kterým světlo z mikročočky dopadalo ke vzdáleným detektorům, umožnily metodou paralaxy určit vzdálenost černé díry na 1,58 (± 0,18) kiloparseků, což je nepředstavitelných přes 5 153 světelných let. Za jediný rok světlo překoná téměř 10 bilionů kilometrů a astronomové na vzdálenost pět tisíc krát vyšší dokázali potvrdit existenci a určit charakter tělesa sice velmi hmotného, ale „na pohled“ temného a jen asi 42 km velkého. Ze vzdálenosti, hmotnosti sledovaného tělesa a doby zjasnění obrazu světelného zdroje v pozadí astronomové odhadli rychlost, jakou se černá díra pohybuje našim zorným polem, na 45 kilometrů za sekundu. Je to o něco více, než putují prostorem zářící hvězdy v přibližně stejné vzdálenosti v jejím okolí (10 až 30 kilometrů za sekundu). Vědci se přiklánějí k vysvětlení, že jde pravděpodobně o následek „kopance“, který černá díra utržila hned u svého zrodu v centru supernovy. Protože nelze využít analýzu červeného/modrého posuvu jejího vlastního záření, není známá radiální rychlost – složka pohybu podél spojnice k Zemi. Nelze tedy zcela vyloučit, že skutečná rychlost v prostoru je vůči okolí jiná. Zůstává mnoho nezodpovězených otázek, nicméně jde o první nezářící osamocenou hvězdní černou díru potvrzenou s tak velikou pravděpodobností a tým má v záloze ještě tři další nadějné kandidáty.

 

Literatura: arXiv.org, Nature News

 

Gravitační čočka rotující černé díry v astrofyzice a ve filmu Interstellar. Video-abstrakt článku: "Gravitational lensing by spinning black holes in astrophysics, and in the movie Interstellar", autoři: Oliver James, Eugénie von Tunzelmann, Paul Franklin a Kip S. Thorne


Datum: 13.02.2022
Tisk článku

Související články:

Supermasivní černá díra drobné trpasličí galaxie nedává smysl     Autor: Stanislav Mihulka (08.12.2021)
Kolik je ve vesmíru černých děr hvězdné velikosti?     Autor: Stanislav Mihulka (20.01.2022)
Tajemné blýskání černých děr     Autor: Dagmar Gregorová (08.02.2022)



Diskuze:

A bude lacnejší chlieb ? :)

Daniel Slovák,2022-02-13 12:44:14

K čomu vlastne vedie štúdium čiernych dier ? Ja som laik, a nemám nič proti vede , ale čo konkrétne má výzkum čiernych dier priniesť ? ITER je tiež drahý, ale potenciálne povedie k bezemisnému zdroju enegie. Snáď aj tie experimnty s tažkými jadrami v Dubne povedú k novým materiálom...ale k tým čiednym dieram sa nemôžeme dostať, nemôžeme nijako použit výsledky ako Hawkingovo žiarenie. Príde mi to ako drahá hračka pre vedcov...

Odpovědět


Re: A bude lacnejší chlieb ? :)

gustav bazala,2022-02-13 15:07:29

Také jsem laik. Ale zrovna v tomto případě si dovedu představit, že astronomové dlouho zkoumali princip práce Slunce a nyní se tento zdroj energie snaží napodobit jiní v zmíněném ITERu. Jak by to asi dopadlo, kdyby už někdo na začátku odpískal výzkum Slunce a hvězd?

Odpovědět


Re: A bude lacnejší chlieb ? :)

Vlastimil Holeček,2022-02-13 15:42:25

Základní výzkum skoro nikdy nevede přímo k praktickému výsledku. Často trvá desítky let, než se takový výzkum nějak zhodnotí. Ale často se tak skutečně stává a mnoho věcí z moderní techniky má svůj prapočátek někde i v dost starých vědeckých teoriích. Pokud chceme něco předat dalším generacím, tak jsou to vědecké poznatky, které teď využít neumíme, ale snad pravnuci a prapravnuci...
A jen tak pro uvědomění si souvislostí. Když před válkou vynalezli vědci polovodičový přechod, těžko mohli tušit, že po deseti letech další vědci na ně navážou tranzistorem, aby my teď po sedmdesáti letec psali tyhle texty do počítače nebo mobilu, které by ovšem bez tranzistoru neexistovaly.

Odpovědět


Re: A bude lacnejší chlieb ? :)

D. Hruška,2022-02-13 17:44:25

Jsou dvě možnosti. Buď jste troll, nebo opravdu nechápete, k čemu slouží základní výzkum.

Pokud platí druhá možnost a opravdu nechápete význam základního výzkumu, nemá podle mého názoru smysl snažit se Vám Váš pohled vymluvit. Byla by to bezvýsledná ztráta času.

Má ale smysl Vám vyjasnit jinou věc. Například do profesionálního sportu také tečou obrovské peníze odhadem srovnatelné s tím, co jde na vědu. Další obrovské prostředky jdou na filmovou tvorbu, hudbu, historii a další oblasti kultury. Přitom nic z toho nemá naprosto žádný pozitivní vliv na cenu chleba. Tak laskavě alespoň respektujte, že mnoho Vašich spoluobčanů si přeje, aby věda financována byla. Vše se nemůže a nebude řídit podle Vašich osobních životních priorit.

Odpovědět


Re: Re: A bude lacnejší chlieb ? :)

Daniel Slovák,2022-02-14 06:39:27

Nechápem k čomu slúži základný výzkum takéhoto druhu.pár príkladov:
1.Bádanie nad interpretáciou kvantovej mechaniky, Schroedingerová mačka,, kolaps vlnovej funkcie,EPR paradox...k čomu to vedie ? No na konci je kvantový počítač.Super.
2.Bádanie nad plazmou, ITER , zachytávanie neutrín,...k čomu vedie ? K fúznej elektrárni DEMO . Super.
3.Bádanie nad supravodivisťou, fáz.prechodmi, ....k čo
mu to vedie ? K supravodivým materiálom za vysokych teplôt.Super
4. Bádanie nad superťažkými jadrami v Dubne, ich výroba...k čomu vedie ? K ostrovu stability a k materiálom s novými vlastnosťami. Super
5 a teraz čierne diery...k čomu to vedie ? Nič ma nenapadá.Vari si k nim chceme zaletieť ako turisti ?

Odpovědět


Re: Re: Re: A bude lacnejší chlieb ? :)

D. Hruška,2022-02-14 07:41:53

K tomu, co píšete, základní výzkum neslouží. K tomu potom slouží APLIKOVANÝ výzkum. Což je také ještě jen VÝZKUM a nikoliv vývoj konkrétních technologií.

Základní výzkum slouží k tomu, že vědcům něco vrtá hlavou, a tak se to z prosté zvídavosti snaží prozkoumat. Ty potenciální praktické aplikace zpravidla nejsou primární motivací. Například když se Einstein zabýval fotoelektrickým jevem, za který dostal Nobelovu cenu, opravdu ho v tu chvíli nezajímalo, že jednou budou solární panely napájet vesmírné sondy. Poznání je jako obrovská skládačka. Chcete složit každý dílek, abyste získal komplexní obrázek.

Něco podobného děláte teď Vy, když se snažíte pochopit základní výzkum. Kdybyste se raději teď věnoval nějaké výdělečné činnosti místo hloupých dotazů na diskusích, mohl jste si za tu dobu vydělat několik euro a koupit si za ně několik chlebů. Ale evidentně ty hmatatelné materiální hodnoty pro Vás nemají takovou hodnotu a nebo nejste natolik disciplinovaný, abyste to dokázal. (Nebo jste si mohl zatím alespoň procvičovat cizí jazyky apod.) Chcete rozumět světu kolem sebe, proto se ptáte na věci, které ke svému životu nepotřebujete znát.

A nebo jinak - myslíte si, že kartografové budou mapovat jenom místa, kam by se pravděpodobně dalo jít na hezký výlet plus bezprostřední okolí významných dopravních cest? A zbytek mapy nechají bílý? Vytvářet mapy zabere obrovskou spousta práce, ušetřily by se tím přece náklady, kdybychom nechali polovinu mapy bílou... A přesto snad cítíte, že takové uvažování je nesmysl. Nikdo totiž předem neví, kterou část mapy bude v budoucnu potřebovat. Je to stejně nesmyslné, jako zabývat se jen těmi oblastmi poznání, o nichž si TEĎ MYSLÍME, že pro ně budeme mít praktické využití.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: A bude lacnejší chlieb ? :)

Daniel Slovák,2022-02-14 08:14:24

Istý rozdiel oproti Einsteinovi tu je. Áno, asi nevedel , že fotovoltaika bude napájať družice, ale on svoj výzkum a svoje 4 fundamentálne práce z roku 1905 urobil de facto zadarmo...popri práci na patentovom úrade. Ale dnešný výzkum už hltá miliardy. Už to nie je o pár jedincoch ako Einstein,ktorý robia fyziku vo svojej mysli.Za objavenie Higgsovho bozónu museli daňoví poplatníci tvrdo zaplatiť ...takže tá otázka "načo" zmysel má....ani vy nemôžete zaručiť to, že ak by sa financie čiernych dier a teórií strùn nepresunuli do výzkumu kvantových počítačov a vysokoteplotnej supravodivosti, tak by sme už nevyužívali napr. bezstratový prenos elektriny. Podobne sú na tom exasolárne planéty za ktoré udelili Nobelovku minuký rok. Je to krásna predstava že niekde je druhá Zem, náš možno nový domov, a to každého snílka pohladí na duši, akurát že sa k nej nemôžeme dostať.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: A bude lacnejší chlieb ? :)

D. Hruška,2022-02-14 08:27:14

Psal jsem Vám ve své první odpovědi, že to nejsou peníze jen z Vašich daní, tak se o to nestarejte. Mě třeba také nezajímá fotbal a nepotřebuji, aby se z daní platila fotbalová reprezentace, městské stadiony apod. Ale jsou lidé, které fotbal zajímá a ti také pracují a platí daně. Tak do toho aspoň nekecám, když mě to nezajímá.

A teď už jděte konečně vydělávat.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: A bude lacnejší chlieb ? :)

Daniel Slovák,2022-02-14 08:52:31

Ani ja nesledujem futbal, ale to je čisto komerčná záležitosť. Som si istý že ani vy ako daňový poplatník nefinancujete Spartu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: A bude lacnejší chlieb ? :)

Vojtěch Kocián,2022-02-14 09:41:50

Tak to se pletete. Sparta (a samozřejmě i ostatní kluby) z veřejných financí něco dostávají. Není to nic extrémního na tak velký klub, ale peníze daňových poplatníků to jsou.
https://www.hlidacstatu.cz/subjekt/46356801

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: A bude lacnejší chlieb ? :)

Daniel Slovák,2022-02-14 09:54:57

To som ozaj nevedel. Myslel som že v kapitalizme sa toto nerobí. Funguje to tak aj v západných štátoch s futbalovou tradíciou ? Anglicko, Holandsko a Francúzsko myslím.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: A bude lacnejší chlieb ? :)

D. Hruška,2022-02-14 12:36:34

Nezanedbatelné prostředky jdou fotbalovým klubům z obecních zdrojů, ale to se samozřejmě různí město od města. Je to např. formou dumpingového pronájmu stadionů, příspěvků na investiční akce apod.

Mimochodem třeba ten výzkum exoplanet, který jste zminoval, mně osobně nepřipadá příliš podstatný, protože je téměř jisté, že minimálně stovky let tam nedostaneme ani sondu, natož člověka. Prokázání Higgsova bossonu, výzkum černých děr a kosmologie obecně naproti tomu slouží k celkovému zlepšení našeho chápání fyziky. Což naše praktické životy může ovlivnit dalekosáhle. Přesto výzkum exoplanet nekritizuji. Mnoho lidí exoplanety zajímají a ten výzkum navíc často probíhá v synergii s dalším výzkumem. Například Webbův teleskop poslouží jak ke kosmologickým pozorováním nejvdálenějšího vesmíru, tak k výzkumu exoplanet.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: A bude lacnejší chlieb ? :)

Vojtěch Kocián,2022-02-14 13:22:17

Přesně tak. I Galileo s Keplerem si mohli říct, že je zbytečné pozorovat planety a zpřesňovat modely jejich pohybu, protože k nim v nejbližších staletích nepošle nikdo ani sondu (a v tom by měli pravdu). Přesto to neudělali.
Z výzkumu na urychlovačích nebo v přírodních laboratořích černých děr by mohlo kápnout něco rychleji než z výzkumu exoplanet, ale proč zastavovat výzkumný projekt, který za posledních 20 let přinesl obrovské zlepšení a nevypadá to, že bychom narazili na jeho limity?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: A bude lacnejší chlieb ? :)

Daniel Slovák,2022-02-15 09:10:00

Táto odpoveď s Galileom sa mi páči.Ďakujem vám

Odpovědět


Re: Re: Re: A bude lacnejší chlieb ? :)

Josef Šoltes,2022-02-14 07:48:21

Třeba to jednou povede ke gravitačním pohonům, umělé gravitaci nebo třeba nevyčerpatelným pohonům typu ZPM z Hvězdné brány. Tohle prostě nikdo netuší, k čemu by to mohlo být dobré. Nebo to taky jednou zachrání lidský druh před vyhynutím.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: A bude lacnejší chlieb ? :)

D. Hruška,2022-02-14 08:10:10

Mno zatím to spíš vypadá, že umělou gravitaci nám fyzika nikdy nedovolí, takže pan Slovák zase nedovolí výzkum černých děr :-))

Ale třeba "teorie všeho" sjednocující kvantovou mechaniku s teorií relativity by mohla zpřesnit naše modelování a umožnit průlomy v mnoha oblastech včetně těch 4 bodů vyjmenovaných panem Slovákem...

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: A bude lacnejší chlieb ? :)

Atman Martin,2022-02-14 17:00:40

ZPM nie je perpettum mobile, normálne sa vyčerpá. Vybitých ZPM našli niekoľko, plne nabité boli hádam iba 3 :-)

Odpovědět


Re: Re: Re: A bude lacnejší chlieb ? :)

Jan Přibyl,2022-02-15 10:36:28

A vy si myslíte, že když vědci bádali nad kvantovou mechanikou atd., že věděli že na konci jejich výzkumu bude kvantový počítač?

Stejně tak u těch všech ostatních příkladů co jste uvedl?

No samozřejmě že nevěděli. To je to co se vám snaží ostatní vysvětlit.

V podstatě jste s těmi výroky po bitvě generál. Když už teď vidíte, že ten výzkum nakonec položil základy k dalšímu aplikovanému výzkumu, který už dnes nese ovoce a ty výsledky se podařilo aplikovat a máme zde reálné technologie, tak to podle vás dávalo smysl, ale opomínáte, že ti vědci na začátku rozhodně nevěděli k čemu bude v budoucnosti jejich vývoj reálně použitelný.
Před dvaceti či třiceti let by jste o tom samém výzkumu řekl, že "k čomu to vedie ? Nič ma nenapadá.".

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace