Rychle rostoucí supermasivní černá díra "sežere" 1 Zemi za sekundu  
Supermasivní černá díra J1144 pohání kvasar, který se pyšní řadou superlativů. Ty ale platí pro zralý vesmír, jehož stáří je z našeho pohledu 9 miliard let a nižší. V takovém vesmíru je tenhle kvasar nejzářivější a jeho černá díra o hmotnosti 2,6 miliard Sluncí je nejvíc nenasytná.
Galaxie s kvasarem. Kredit: NASA, ESA and J. Olmsted (STScI).
Galaxie s kvasarem. Kredit: NASA, ESA and J. Olmsted (STScI).

Astronomové si vybrali velkou porci štěstí, když vystopovali velmi neobvyklou supermasivní černou díru. Jmenuje je SMSS J114447.77-430859.3, zkráceně J1144 a její „černoděrový motor“ září jako 7 tisíc Mléčných drah. Je to ohromně nenasytný jedlík, který každou sekundu sežere hmotu o váze jedné Země. Vlastně je to nejrychleji rostoucí supermasivní černá díra ve „zralém“, tj. ne úplně mladém vesmíru, jehož stáří je pro nás 9 miliard let a méně.

 

Christopher Onken. Kredit: ANU.
Christopher Onken. Kredit: ANU.

J1144 je vzdálená asi 7 miliard světelných let a její hmotnost poměrně odpovídá chuti k jídlu. Váží asi jako 2,6 miliardy Sluncí. Svému objevení dlouho vzdorovala kvůli poloze na obloze. Nachází se pouhých 18 stupňů nad galaktickou rovinou. V takových místech se špatně hledá, protože se tam vyskytuje velké množství hvězd Mléčné dráhy.

 

To, že se J1144 vyskytuje právě tam, je smůla. Jak ale říká astronom Christopher Onken z Australian National University (ANU), který vedl tento výzkum, tahle smůla jim vlastně přinesla štěstí. Jinak by tuhle supermasivní černou díru určitě již dříve objevil někdo jiný.

 

Christopher Onken. Kredit: ANU.
Christopher Onken. Kredit: ANU.

Supermasivní černá díra J1144 velmi intenzivně září na mnoha vlnových délkách. Je to kvasar, zároveň ale kvasar velmi zvláštní. Podobně zářivé kvasary jsme už sice našli, ale vždy v mnohem mladším vesmíru, tedy blíže v čase k Velkému třesku. Ostatní kvasary podle všeho v průběhu stárnutí vesmíru utlumily svou aktivitu, ale J1144 z nějakého důvodu ne. Je to nejzářivější kvasar, jaký ve zralém vesmíru známe.

 

Badatelé věří, že kvasar J1144 je opravdu výjimečný. Nic podobného zatím neviděli a nejspíš jen tak neuvidí, jestli vůbec. Kromě výzkumu této fascinující supermasivní černé díry potvrdili existenci 80 dalších doposud neznámých kvasarů a objevili stovky dalších kandidátů na kvasary, ty ale všechny zapadají do obvyklých představ o kvasarech.

 

Literatura

Science Alert 15. 6. 2022.

arXiv:2206.04204.

Datum: 16.06.2022
Tisk článku

Související články:

Ultrajasný kvasar ukrývá supertajemnou černou díru z mladého vesmíru     Autor: Stanislav Mihulka (07.12.2017)
Dávné monstrum: Kvasar Pōniuāʻena je největším z mladého vesmíru     Autor: Stanislav Mihulka (28.06.2020)
Nejzářivější kvasar vesmíru pohání nejvíce žravá černá díra     Autor: Stanislav Mihulka (04.07.2020)



Diskuze:

Virtuální vyobrazení ČD

Roman Charypar,2022-06-17 22:36:12

Opravdu by měla takto vidět i její druhý konec, tedy zadek, i když je v tomto špatném úhlu?:-D

Odpovědět

Vyzařuje jako 7000 Mléčných drah

Florian Stanislav,2022-06-16 20:23:06

Počet hvězd v Mléčné dráze je 100 až 400 miliard hvězd . Předpokládejme hmotnost těchto hvězd je 200 miliard Sluncí ( většina hvězd /80%?/ jsou červení trpaslíci třídy M).
Článek zde uvádí ":"J1144 .. Váží asi jako 2,6 miliardy Sluncí."
Tedy má asi 200/2,6 = 77x menší hmotnost jak svítící hvězdy Mléčné dráhy.
Článek uvádí :"Jmenuje je SMSS J114447.77-430859.3, zkráceně J1144 a její „černoděrový motor“ září jako 7 tisíc Mléčných drah"

Vyzařuje tedy na jednotku hmotnosti 77x7 000 =asi 540 000.
Tato supermasivní díra tedy vyzařuje asi 500 000 x více na jednotku hmotnosti jak Slunce.
Sirius A (třída spektrální A1) září asi 12x víc na jednotku hmotnosti jak Slunce.
Nebude to tím, že supermasivní díry vyzařuje hlavně do směru rotační osy a ta míří k nám ?
Půl milionkrát větší zářivý výkon (vzhledem ke hmotnosti) jak termonukleární syntéza u hvězd, to mi hlava nebere.

Odpovědět


Re: Vyzařuje jako 7000 Mléčných drah

D@1imi1 Hrušk@,2022-06-16 20:50:26

Jak jsem psal níže - černá díra přemění až 42% polykané hmoty na čistou energii ve formě záření. Při vodíkové fúzi se přemění "pouze" 0,7% hmotnosti paliva na energii. Černá díra je proto cca 50x účinnější zdroj záření s ohledem na "spotřebu paliva" než hvězda.

U černé díry je zářivost závislá zejména na množství polykané hmoty. Rozdíl mezi kvasarem a normální supermasivní černou dírou je jen v tom, že quasar se zrovna vydatně krmí okolní hmotou.

Odpovědět


Re: Re: Vyzařuje jako 7000 Mléčných drah

Petr Pavlata,2022-06-16 21:17:23

A tuší se, co se tam děje za proces? Konverze na antihmotu?

Odpovědět


Re: Re: Re: Vyzařuje jako 7000 Mléčných drah

D@1imi1 Hrušk@,2022-06-16 21:50:34

Hmota krouží kolem ČD v akrečním disku relativistickou rychlostí, přičemž se zahřívá na teploty v řádu milionů stupňů. Akreční disk díky tomu intenzivně září. Září také polární výtrysky, které jsou pravděpodobně způsobené elektromagnetismem. Pokud výtrysk směřuje naším směrem, jeví se nám mnohem zářivější, na což naráží pan Florian Stanislav

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Vyzařuje jako 7000 Mléčných drah

Florian Stanislav,2022-06-17 15:26:59

Ano, uvádíte 42% přeměny hmoty na záření u černé díry a 0,7% u termojaderné reakce ( to jsem zkusil přepočítat pro syntézu helia z vodíku a vyšlo mi taky 0,7%). Jenže anihilace je 100%- tní přeměna hmoty na záření. A to je pořád jen 100:0.7 , což odpovídá 143 x větší účinnost jak termojaderná syntéza. A uvedených 42% z toho je jen 60 x víc jak jaderná syntéza. Můj odhad výpočtu podle článku je ale 500 000 x více záření jak termonukleární fůze. Těžko bude nějaká reakce účinnější jak 100% přeměny hmoty na záření anihilací. Ani děje způsobené elektromagnetizmem ve směru osy rotace. Elektromagnetizmus může způsobit leda to, že energie vyzáření se soustředí do velmi úzkého paprsku.
Ješě jinak : 500 000 ku 60 je asi 8 300 ku 1. Vidíme jen jeden osový paprsek, takže něco soustřeďuje vyzařování 16 600 jednotek plochy černé díry na jednotku plochy.
A visí mi někde ve vzduchu energie, která je potřeba k tomu soustředění do úzkého výtrysku. Odkud se bere tato energie, když všechna jde vyzáření? Aby vzniklo magnetické pole třeba uvnitř solenoidu, musíme dodat elektrickou energii.
Nevidím jinou energii, než gravitační při pádu do černé díry.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Vyzařuje jako 7000 Mléčných drah

D@1imi1 Hrušk@,2022-06-17 16:25:16

Těch 42% je teoretické maximum pro rotující černou díru (což je ale obvyklý případ), jinak je účinnost nižší. Naopak hvězda se obvykle nezastaví u fúze vodíku, ale slučuje i těžší jádra, takže její celková účinnost nakonec bude vyšší než těch 0,7%. 50x vyšší účinnost ČD jsem uvedl jako zaokrouhlenou hodnotu pro lepší představu.

Pokud jde ale o výkon, ten je násobkem účinnosti a spotřeby paliva za sekundu. Ten quasar má zřejmě kromě větší účinnosti také výrazně větší spotřebu než všechny hvězdy v Mléčné dráze dohromady.

Pokud se Vám to nezdá, zkuste nějak zjistit přibližný zářivý výkon Mléčné dráhy a porovnat to s tím, když se 40% hmotnosti Země za sekundu přemění na energii.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Vyzařuje jako 7000 Mléčných drah

Florian Stanislav,2022-06-17 18:35:32

Ne, největší skok vazebné energie jádra je z vodíku na helium, syntéza vyšší prvků pak je podstatně méně. Heslo vazebná energie jádra graf.
Jistě: Výkon kvasaru je nesrovnatelný s hvězdami, ale krátkou dobu. Vysoký výkon, který kvasar podává musí být stále fyzikálně možný děj. A jak jsem psal ani případná anihilace se vyzařování uvedenému v článku neblíží. Gravitační síla hmoty hroutící do černé díry vede obrovským tlakům, teplotám a relativistickým rychlostem. Což pořád neřeší, kde je zdroj energie převyšující anihilaci.
Prostě tomu nerozumím. Nu a co?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Vyzařuje jako 7000 Mléčných drah

Jan Novák9,2022-06-17 22:46:45

Předně, vaše počáteční premisa je blbost. U černé díry narozdíl od hvězdy nezáleží ani tak na její hmotnosti, záleží jenom na tom kolik hmoty pohltí za časovou jednotku - tedy spíš na hustotě prostředí než na hmotnosti. Vyzařuje materiál padající do díry, ne díra samotná. Přepočet vyzářené energie na jednotku hmotnosti černé díry nemá smysl.

Těch 42% vyzářeného výkonu je z pohlcené hmoty, tedy až 42% z 5,9736×10^24 kg za sekundu je přeměněno na energii. A to se mi zdá docela dost. Nemá nic společného s hmotností černé díry. U slunce vyzářený výkon asi 5x10^9 kg vs asi 2,5^24 kg tj. asi 500 bilionů sluncí.

To že je černá díra potenciálně lepší zdroj energie než fúze je dostatečně známo a bylo to námětem několika katastrofických scifi :-))

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Vyzařuje jako 7000 Mléčných drah

Florian Stanislav,2022-06-18 01:26:01

Díky. O něco jsem zmoudřel.
Ale čísla jsou to šílená.
7000 Mléčných drah představuje řekněme 200 miliard hvězd jako je Slunce, tedy 2E+14 Sluncí. Slunce přemění za sekundu asi 4,5E+9 kg hmoty na záření.
Pak 7000 Mléčných drah dá asi (2E+14)* 4,5E+9 =9E+23 kg = (asi 1E+24 kg) hmoty jako záření za sekundu.
Hmotnost Země je 6E+24 kg.
Takže to řádově je v mezích.
"V březnu 2019 astronomové uvedli, že hmotnost galaxie Mléčná dráha je 1,5 bilionu Sluncí .. což je více než dvojnásobek toho, co uváděly dřívější studie, takže asi 90 procent hmotnosti galaxie by představovala temná hmota."
Pokud tedy uvedená super černá díra pohlcuje i temnou hmotu, tak to může být 10x jinak.
Článek :"J1144 je vzdálená asi 7 miliard světelných let".
Za 7 miliard let by při tomto výkonu spořádala asi 2E+17 Zemí, čili asi 6E+11 Sluncí (0,6 bilionu Sluncí), čili zhruba předchozí (poloviční) odhad hmotnosti Mléčné dráhy.

Odpovědět

Co prosím znamená

Tomáš Novák,2022-06-16 15:24:28

...že sežere 1 Zemi za sekundu? To je nějak přesně fyzikálně zdůvodněné/propočítané?

Odpovědět


Re: Co prosím znamená

D@1imi1 Hrušk@,2022-06-16 16:57:59

Tipuji, že to určují hlavně podle zářivého výkonu kvasaru. Černá díra přemění až 40% polykané hmoty na energii ve formě záření. Zářivý výkon je přímo úměrný množství polykané hmoty.

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