Černé díry jsou vesmírné objekty s tak impozantní hustotou, že ani světlo nemůže uniknout jejich extrémním „gravitačním drápům“. Jen proto, že jsou neviditelné, neznamená, že nemůžeme najít způsoby, jak je pozorovat.
Tentokrát astronomové zmapovali kontury supermasivního víru v galaxii IRAS 13224-3809, která se nachází v souhvězdí Kentaura, asi 1 miliardu světelných let od Země.
K dosažení tohoto cíle vědci použili pozorování narůstající černé díry provedené rentgenovou observatoří Evropské kosmické agentury (ESA) XMM-Newton.
Takto funguje narůstání: Protože hmota ve vesmíru je přitahována k černé díře, dosahuje tak vysokých rychlostí, že se spirálový materiál zahřívá a dosahuje teploty miliónů stupňů (a ještě vyšších).
Tento přehřátý vír vytváří záření, které lze detekovat vesmírnými dalekohledy při srážce rentgenových paprsků a odrazu od plynných částic v blízkosti víru.
Vědci tvrdí, že pozorování těchto interakcí je analogické ozvěně a stejným způsobem, jakým nás zvukové dozvuky mohou informovat o tvaru a struktuře trojrozměrných prostorů, takže „světelné ozvěny“ mohou také odhalit neviditelný tvar supermasivních černých děr.
Černá díra napájející se na okolní plyn s koronálními vibracemi. (ESA)
„Podobně můžeme pozorovat, jak se rentgenové ozvěny šíří v blízkosti černé díry, aby zmapovaly geometrii oblasti a stav akumulace hmoty, než zmizí v singularitě,“ vysvětluje astrofyzik William Allston z University of Cambridge.
„Vypadá to jako místo kosmické ozvěny.“
Technika zvaná X-ray reverberation mapping není nová, ale vyvíjí se. Světelné ozvěny byly přijaty Ollstonem a jeho týmem z více než 23 dnů pozorování IRAS 13224-3809.
Přitom viděli něco, co nečekali: korona černé díry – oblast velmi horkých elektronů vznášejících se nad akrečním diskem objektu – vzplála a její jas se během několika hodin změnil 50krát.
“Jak se velikost korunky mění, světelná ozvěna se mění, jako by se strop domu pohyboval nahoru a dolů a změnil zvuk vašeho hlasu,” říká Alston.
„Sledováním světelné ozvěny jsme byli schopni vidět tuto měnící se koronu a – ještě zajímavější – získat mnohem lepší hodnoty hmoty a rotace černé díry, než jsme mohli určit, kdyby se korona nezměnila ve velikosti.“
Tento pohled na supermasivní černou díru IRAS 13224-3809 může být z hlediska detailů bezprecedentní.
Vědci nyní doufají, že stejnou metodou budou studovat fyziku černých děr v mnoha dalších vzdálených galaxiích. Stovky superhmotných černých děr jsou v dosahu XMM-Newton a další se objeví, až když v roce 2031 vyjde na oběžnou dráhu družice ESA Athena.
Co nám tyto rotující víry říkají, se teprve uvidí, ale vypadá to, že jsme na pokraji několika neuvěřitelných objevů.
Nálezy jsou hlášeny Nature Astronomy.
Zdroje: Foto: ESA
