Českí vedci sa podieľali na mapovaní okolia čiernych dier

Materiál, ktorý padá do čiernej diery, vysiela do vesmíru rentgenové žiarenie. Teraz sa prvý raz - aj s prispením českých vedcov - podarilo zmapovať dynamiku najbližšieho okolia čiernej diery pomocou ozvien tohto žiarenia pozorovaných observatóriom XMM-Newton Európskej kozmickej agentúry (ESA).

29.01.2020 07:27
xmm-16-9-compo Foto:
Umelecké stvárnenie dynamiky blízkeho okolia čiernej diery reprezentujú 4 snímky denných zmien jasnosti počas pozorovania zdroja IRAS 13224–3809 v roku 2016 pomocou družice ESA XMM Newton.
2

Väčšina čiernych dier je na oblohe príliš malá na to, aby sme mohli rozlíšiť ich najbližšie okolie. Napriek tomu sme schopní skúmať tieto tajomné objekty pozorovaním správania hmoty v ich blízkosti, ktorá do nich postupne padá.

Ako sa materiál blíži k čiernej diere, je zahriaty na vysokú teplotu a vyžaruje rentgenové žiarenie, ktoré sa potom odráža od neďalekého plynu, s ktorým toto žiarenie interaguje. V týchto miestah v tesnej blízkosti čiernej diery je priestoročas veľmi zdeformovaný a zakrútený pôsobením extrémne silnej gravitácie.

Prvý raz v histórii vedci použili rentgenovú pozorovaciu jednotku XMM-Newton, aby pomocou pozorovania rentgenových ozvien zmapovali okolie čiernych dier v jadre aktívnej galaxie. IRAS 13224–3809, hosťujúca galaxia pozorované čiernej diery, je jeden z najpremenli­vejších zdrojov rentgenového žiarenia na oblohe. Tento zdroj prechádza veľkými a rýchlymi zmenami, kedy sa jeho jasnosť zmení aj päťdesiatnásobne v priebehu niekoľkých hodín.

Dr. William Alston z University of Cambridge, hlavný autor novej štúdie, prirovnáva tieto ozveny k ozvene zvukov v rôznych budovách, kde zvuk bude znieť inak v učebni a inak v katedrále. To, ako znie ozvena, závisí od geometrie miestností a na materiáloch, ktoré sa nej nachádzajú. Podobne sa v ozvenách rentgenového žiarenia, ktoré sa šíri v blízkosti čiernej diery, prejaví aj geometria a stav, v akom je materiál pred tým, ako zmizne.

Pretože sú pohyb a vlastnosti plynu silno ovplyvnené vlastnosťami čiernej diery, ktorá ho pohlcuje, doktorovi Alstonovi a jeho kolegom sa podarilo tiež zmerať hmotnosť a rotáciu centrálnej čiernej diery pozorovanej galaxie.

Materiál padajúci do čiernej diely okolo nej vytvára disk, nad ktorým sa nachádza oblasť s veľmi horúcimi elektrónmi s teplotou miliardy stupňov, ktorá sa nazýva koróna. Zatiaľčo astronómovia hľadali ozveny rentgenového žiarenia z koróny odrazenej od disku, aby zmapovali geometriu tejto oblasti, všimli si niečo neočakávané: samotná koróna zmenila svoju veľkosť neuveriteľnej rýchlo, v priebehu niekoľkých dní.

„Tak ako koróna mení svoju veľkosť, tak sa mení aj svetelná ozvena – podobne ako by sa menila ozvena v katedrále, keby sa jej strop pohyboval hore a dole. Pozorovaním zmien v ozvene sme boli schopní pozorovať zmeny samotnej koróny. A čo je ešte lepšie, tým, že sa koróna menila, sme mohli získať presnejšie hodnoty pre hmotnosť a rotáciu čiernej diery,“ popisuje William Alston z University of Cambridge.

K analýze údajov prispeli aj českí vedci. Tím Astronomického ústavu Akadémie vied ČR vyvinul program, pomocou ktorého môžeme efektívne simulovať ozveny rentgenového žiarenia koróny od akrečného disku v blízkosti čiernych dier. „K výsledkom štúdie bolo možné dospieť len s tohto kódu, ktorý je zároveň presný a dostatočne rýchly na modelovanie údajov, kedy sa musí porovnať predpoveď fyzikálneho modelu s napozorovanými údajmi pre rôzne hodnoty charakterizujúce systém, napríklad hmotnosť čiernej diery a jej rotácie,“ upresňuje Dr. Michal Dovčiak, hlavný autor použitého kódu a spoluautor publikovanej štúdie za českú časť medzinárodného tí­mu.

Práca “A dynamic black hole corona in an active galaxy through X-ray reverberation mapping” W. N. Alstona a ďalších vrátane českej spolupráce bola publikovaná vo vedeckom časopise Nature Astronomy.

Zdroj: Pavel Suchan, tlačový tajomník, Astronomický ústav AV ČR

Čítajte Pravdu bez reklamy

Svižnejší web a články bez rušenia. Žiadne reklamy iba za 1,50 € mesačne.

Pravda bez reklamy
2 debata chyba
Viac na túto tému: #výskum #vesmír #vedci #ESA #čierna diera