Srdce temnoty. Kredit: ESA/Hubble, Digitized Sky Survey, Nick Risinger (skysurvey.org), N. Bartmann.

Pokud by Einstein ještě žil, zasloužil by za gravitační čočku druhou Nobelovku. Nebo alespoň milion lajků na sociálních sítích. Je to geniálně jednoduchý a přitom velmi účinný nástroj, který můžeme využívat k průzkumu blízkého i velmi vzdáleného vesmíru. Přitom nemusíme stavět žádná speciální zařízení. Stačí jen mít pořádný teleskop a dívat se. Plus superpočítač.

James Nightingale. Kredit: J. Nightingale.

Dobrodiní Einsteinovy gravitační čočky, tedy fenoménu ohýbaní prostoru působením gravitace, které vede k zakřivení procházejících paprsků záření, nedávno využil i tým, který vedl britský astronom James Nightingale z Durham University. Díky analýze gravitační čočky vystopovali opravdového gravitačního behemota, jednu z největších supermasivních černých děr, co ve vesmíru známe.

Hlavní roli v tomto výzkumu sehrála pořádně masivní eliptická galaxie Abell 1201 BCG, která je nejjasnější galaxií kupy Abell 1201, vzdálené od nás asi 2,7 miliard světelných let.

Galaxie Abell 1201 BCG na snímku zařízení MUSE pozemní soustavy teleskopů Very Large Telescope. Kredit: Smith et al. (2017), MNRAS.

Už asi dvacet let víme, že tahle galaxie funguje jako extrémní gravitační čočka, kterou svou brutální gravitační silou čočkuje ještě podstatně vzdálenější galaxii z hlubokého vesmíru.

Nightingaleův tým využil dřívější snímky z Hubbleova vesmírného dalekohledu a následně analyzoval pozorovanou gravitační čočku pomocí simulací na superpočítači zařízení DiRAC COSMA8. Badatelé simulovali stovky tisíc scénářů, v nichž letělo záření čočkované galaxie vesmírem a gravitace supermasivní černé díry čočkující galaxie Abell 1201 BCG ho rozličnými způsoby ohýbala.

Mezi těmito scénáři byla i situace s ultramasivní černou dírou o hmotnosti přes 30 miliard Sluncí. Právě tento scénář se nakonec ukázal být vítězem, který nejlépe odpovídá realitě zachycené na snímcích Hubbleova dalekohledu. Jde o první černou díru, která byla tímto způsobem potvrzena a „zvážena“. Zároveň je to gigant na samotné horní hranici hmotnosti, kterou považujeme za možnou u stabilních černých děr.

Většinu černých děr, které jsme doposud prozkoumali, jsme mohli nalézt a studovat díky tomu, že nenasytně polykají hmotu. Samotné černé díry nijak zřetelně nezáří, ale pojídaná hmota se zahřívá na extrémní teploty a vydává vysokoenergetické záření na různých vlnových délkách. Gravitační čočkování je skvělé v tom, že může objevit i naprosto línou a neaktivní černou díru, pokud ohýbá záři vzdáleného objektu. Badatelé doufají, že podobným způsobem bude možné prozkoumat celou řadu dalších černých děr.

Video: Light-bending gravity reveals one of the biggest black holes ever found

Literatura

Durham University 29. 3. 2023.

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 521: 3298–3322.