Černé díry možná fungují jako urychlovače částic

aktualizováno 
Výsledky nedávného bádání naznačují, že je možné, aby černé díry byly supervýkonnými urychlovači částic. Američtí a australští astrofyzici se tak pokoušejí vysvětlit mechanismus vzniku gama záření vycházejícího z centra naší galaxie.

Černá díra | foto: http://chandra.harvard.edu

Zmínění vědci totiž došli k závěru, že příčinou jsou srážky vysokoenergetických protonů, urychlovaných supermasivní černou dírou nacházející se v nitru Mléčné dráhy. O té ještě před devíti lety nebylo jasné, zda vůbec existuje, ale již existovaly výpočty, které ukazovaly, že její hmotnost by se měla rovnat součtu hmotností asi 2,6 milionů Sluncí. V roce 1998 se jejich předpoklady opravdu potvrdily. 

Černá díra uprostřed Mléčné dráhy vyvolává otázky

Poměrně dlouho je známo, že černé díry zas tak úplně černé nejsou. Jednak samy produkují tepelné záření při svém kvantovém vypařování (Hawkingovo záření), jednak je část hmoty z akrečních disků, které se kolem nich při pohlcování okolního materiálu vytvářejí, vyvrhována zpět do vnějšího prostředí v podobě proudů částic a záření.

Centrum Mléčné dráhy se od ostatních galaxií nijak zásadně neliší, přesto mezi vědci panovalo všeobecné přesvědčení, že černá díra v něm je příliš malá a „lehká“ na to, aby mohla produkovat vysokoenergetické gama záření. Nicméně roku 2004 astronomové toto záření skutečně zpozorovali. A před astrofyziky se tak vynořila další otázka - odkud se vlastně gama záření bere?

Magnetické pole sahá do 10 světelných let daleko

Právě na to se snažil odpovědět výzkumný tým astrofyziků z Arizonské univerzity, americké Národní laboratoře v Los Alamos a australské Univerzity v Adelaide, vedený Davidem Ballantynem. Podle zprávy uveřejněné v Astrophysical Journal Letters za všechno může magnetismus. Kolem centrální černé díry naší galaxie se udržuje magnetické pole, sice chaotické, ale tak silné, že dochází k urychlování protonů a dalších částic nalézajících se v okolí černé díry na rychlosti blízké rychlostem světla. Toto magnetické pole má přitom nebývalý dosah, působí až do vzdálenosti 10 světelných let.

Kosmický urychlovač

„V podstatě to připomíná experimenty částicové fyziky, které proběhnou na LHC (Large Hadron Collider - Velký hadronový urychlovač), právě stavěném ve švýcarském CERNu,“ tvrdí Ballantyne. Pokud vše půjde tak, jak se očekává, protony na LHC budou urychlovány až na energie 7 TeV (Teraelektronvolt), naproti tomu černá díra ve středu Mléčné dráhy podle Ballantyna vystřeluje protony při energiích až 100 TeV. Tím se řadí mezi nejenergičtější urychlovače v naší galaxii. To je vskutku pozoruhodné, zvláště když si uvědomíme, „že ve srovnání s ostatními supermasivními černými dírami v jiných galaxiích je ta naše poměrně neaktivní,“ poznamenává Byllantyne.

Ballantyne zabudoval do svých počítačových simulací data z podrobných map mezihvězdného plynu. „Velmi přesně jsme spočítali, jak by se protony mohly v tomto prostředí pohybovat, přičemž jsme vzali v úvahu magnetické síly, které mění jejich trajektorie,“ říká. Aby byly výsledky co nejpřesvědčivější i z hlediska statistiky, propočítal jeho tým dráhy hned 222 tisíc protonů.

Ačkoli se vysokoenergetické protony pohybují téměř světelnými rychlostmi, jejich pohyb je tak nahodilý, že jim trvá několik tisíc let, než opustí sféru působení magnetického pole černé díry. Poté, co vletí do mezihvězdného prostoru, srážejí se s atomy vodíku z ohromných plynových mračen, která pomalu obíhají kolem černé díry. Při srážkách vznikají částice zvané piony (druh mezonu), které se ale rychle rozpadají za vzniku intenzivního gama záření šířícího se pak dál do všech směrů.

Výsledky souhlasí z 69 %

Ballantynův tým porovnal své výsledky s nedávnými pozorováními uskutečněnými pozemskými gama-teleskopy v Namibii, v arizonské Whippleově observatoři a mnoha dalšími. Zjistil, že 69 % z jimi vypočtených protonových drah je v souladu s pozorovanými daty.

Podle Fulvia Melii, spoluautora studie, by jejich objev mohl pomoci astrofyzikům pochopit chování nejmohutnějších černých děr ve vesmíru, včetně kvasarů. “Ke stejným kolizím částic zřejmě dochází v každém systému s černou dírou,“ tvrdí Melia.

Ale jak už to ve fyzice chodí, ne všichni odborníci vítají uvedené závěry s nadšením. Například astrofyzička Valerie Connaughtonová z Marshallova centra pro vesmírné lety je ve svém hodnocení poněkud zdrženlivá. Na serveru časopisu Science uvádí, že „mohou existovat i jiná vysvětlení, jako například nedávný výbuch supernovy v těsném sousedství středu galaxie,“ po kterém by též mohly být detekovány vysokoenergetické protony. Jsou nezbytná další pozorování, protože jak tvrdí Connaughtonová, „stále ještě nerozumíme všem fyzikálním procesům,“ které s chováním černých děr souvisejí.

Zdroje: uanews.org, sciencenow.sciencemag.org

Autor:

Nejčtenější

Na Měsíci je život. Pochází ze Země, zanesla jej tam izraelská havárie

Na Měsíci je nyní tisíce želvušek (Milnesium tardigradum), které přežijí...

Člověk na Měsíc nevkročil od roku 1972. Přesto lze říci, že na něm je pozemský život. Izraelská sonda Berešit totiž na...

Co zabilo turisty v Tatrách? Výboj, který urazí miliony metrů za sekundu

Ilustrační snímek

Pět lidí zemřelo a tři desítky jsou zraněny. To vše dokázal způsobit „jen obyčejný“ blesk. Změny, které jsou potřeba...

Na prahu objevu. Hledali středověký příkop, narazili na neznámé podzemí

Nejen na svatého Jiří vylézají hadi a štíři. Na snímku odhalený průhled do...

Mohla to být jen zavezená díra nebo bezcenné zbytky pobořeného zdiva. Na místě georadarem nalezené anomálie se však...

První test v ČR: Sennheiser Ambeo je soundbar z kategorie zázraků

Sennheiser Ambeo

Třináct reproduktorů, třináct zesilovačů, roky vývoje algoritmů a obvodů pro zpracování prostorového zvuku, reprodukce...

Silnice budoucnosti se stává minulostí. Proč solární projekt neuspěl

Solární silnice u obce Tourouvre-au-Perche v Normandii

Nejdelší úsek silnice osázené fotovoltaikou na světě, který se nachází ve Francii, má po pár letech provozu problémy....

Další z rubriky

U Měsíce bude obytná stanice. NASA ji tam chce postavit v roce 2024

Ilustrace lodi Orion blížící se k měsíční vesmírné stanici Gateway.

Mezinárodní vesmírná stanice bude mít možná již za pět let svého menšího sourozence. Nebude však kroužit kolem Země,...

Na Měsíci je život. Pochází ze Země, zanesla jej tam izraelská havárie

Na Měsíci je nyní tisíce želvušek (Milnesium tardigradum), které přežijí...

Člověk na Měsíc nevkročil od roku 1972. Přesto lze říci, že na něm je pozemský život. Izraelská sonda Berešit totiž na...

Zemřel letový ředitel NASA Christopher Kraft. Byl u Apolla i Mercury

Chris Kraft v původním řídícím středisku v Johnson Space Center v Houstonu,...

Ve věku 95 let v pondělí v Houstonu zemřel bývalý letový ředitel americké Národní agentury pro letectví a vesmír (NASA)...

Akční letáky
Akční letáky

Všechny akční letáky na jednom místě!

Najdete na iDNES.cz