TELESKOP CHANDRA ZJISTIL, ŽE ČERNÉ DÍRY MAJÍ VYSOCE „ÚČINNÝ MOTOR“
Erica Hupp/Grey Hautaluoma, Headquarters, Washington
Steve Roy, Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala.
Megan Watzke, Chandra X-ray Center, Cambridge, Mass.
Černé díry jsou nejúčinnější motory ve vesmíru. Ukazuje to nová studie, která využívala pozorování z NASA Chandra X-ray Observatory. Autoři studie se pokusili udělat první přímý odhad jak účinné neboli „zelené“ jsou černé díry. Studie je pohledem nato, jak černé díry vyrábí energii a jak ovlivňují své okolí.
Nové objevy z teleskopu Chandra ukazují, že většina energie je uvolňována hmotou padající do superhmotné černé díry ve formě vysoko energetických jetů, pohybujících se téměř rychlostí světla směrem od černé díry. To je důležitý krok při pochopení toho, jak takové jety mohou prorazit i magnetické plynové disky nacházející se v blízkosti horizontu události černých děr (vzdálenosti, po kterou z černé díry nic neunikne, ani světelný paprsek).
„Tak jako u automobilů, je i u černých děr důležitá otázka účinnosti spalování paliva,“ říká vedoucí autor projektu Steve Allen of the Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology na Stanford University a Stanford Linear Accelerator Center, Stanford, Calif. Bez této informace nemůžeme vyřešit co je jádrem problému, či jinak řečeno, jak vlastně „motor“ černé díry pracuje.“
Allen a jeho tým ke studiu využili devíti superhmotných černých děr v centrech eliptických galaxií snímkovaných kosmickým teleskopem Chandra. Tyto černé díry jsou relativně staré a vyzařují mnohem méně záření než např. kvasary, rychle rostoucí super hmotné černé díry pozorované v ranném vesmíru.
Překvapení přišlo v době, kdy teleskop Chandra ukázal, že tyto „klidné“ černé díry produkují mnohem více energie v jetech formou vysoko energetických částic než ve viditelné nebo X-ray oblasti spektra. Tyto jety potom vytváří v horkém galaktickém plynu mohutné bubliny či kavity.
Účinnost černé díry byla počítána ve dvou krocích. Zaprvé, s využitím snímků vnitřních oblastí galaxií z teleskopu Chandra. Na základě těchto snímků bylo odhadnuto, kolik paliva má černá díra k dispozici. Dále, na základě snímků Chandry byla odhadnuta síla potřebná k vytvoření kavit (dutin). U zkoumaných galaxií bylo zjištěno, že překvapivě malé množství paliva vytvoří mnoho energetických jetů.
„Jestliže by s takovou účinností s jakou pracuje černá díra jelo auto, mohli bychom teoreticky ujet miliardy kilometrů na jeden litr benzínu,“ říká spoluautor studie Christopher Reynolds z University of Maryland, College Park.
Studie také vysvětluje, jak imaginární motor černé díry tak vysoké účinnosti dosahuje. Ještě před tím, než se vtahovaný plyn do blízkosti černé díry dostane, je jeho část energetickým procesem odfouknuta. Ale významné množství plynu musí nakonec horizontem události projít. Tam je materiál s vysokou účinností využit k formování mohutných jetů. Podle studie také vychází, že hmota proudí do černé díry stabilní rychlostí po několik milionů let.
„Tyto černé díry jsou velmi výkonné, ale také velmi dlouhou dobu zabere opětovné doplňování paliva,“ říká Allen.
Nová studie také ukazuje, že energie předávaná jety horkému plynu jej může ochránit vůči ochlazování a tím je bráněno vzniku i miliardám nových hvězd. To může být limit růstu u největších galaxií.
Výsledky studie budou publikovány v nadcházejícím vydání Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. NASA Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., program Chandra řídí pro Science Mission Directorate. Vědecké operace řídí Smithsonian Astrophysical Observatory. Letové operace řídí Chandra X-ray Center, Cambridge, Mass.
Další informace naleznete na adresách: http://chandra.nasa.gov nebo http://chandra.harvard.edu/. Informace o NASA a agenturních programech naleznete na: http://www.nasa.gov/home.
Webcam
