Černá díra s diskem a občasnými výtrysky

Astronomové zkoumali jednu z mnoha černých děr hvězdného typu v naší Galaxii pomocí rentgenové kosmické observatoře XMM-Newton, provozované Evropskou kosmickou agenturou ESA. Podařil se jim překvapující objev: družice zaregistrovala doslova koktejl různorodých částic vyvrhovaných z okolí černé díry.

Černé díry hvězdného typu jsou často nalézány na základě jejich „pojídání“ materiálu z blízké hvězdy. Hmota z průvodce proudí směrem k černé díře, krouží kolem ní (vytváří rotující disk) a je zahřívána na tak vysoké teploty, že svítí v oboru rentgenového záření.

Černé díry mohou být vybíravými jedlíky: místo toho, aby spolykaly veškerý dopadající materiál, někdy vyvrhnou jeho část pryč v podobě dvou mohutných intenzivních protisměrných výtrysků částic (tzv. jetů). Protože tyto jety odvádějí hmotu a energii do okolního prostředí, černá díra obdrží méně materiálu, který může pohltit.

Na základě studia složení těchto výtrysků se můžeme dozvědět více o potravních zvyklostech černé díry.

Při pozorování na rádiových vlnách již bylo objeveno, že výtrysky z černých děr obsahují elektrony pohybující se rychlostí blízkou rychlosti světla. Avšak až doposud nebylo jasné, zda záporně nabité elektrony jsou ve výtryscích doplněny jejich antičásticemi, tj. pozitrony, nebo spíše těžšími kladnými částicemi, jako jsou protony nebo atomová jádra.

K novému výzkumu astronomové využili rentgenovou družici XMM-Newton, která studovala černou díru v binárním systému s názvem 4U1630-47, který je dobře znám díky opakujícím se výronům rentgenového záření v periodě několika měsíců či roků.

„Na základě pozorování jsme objevili velmi ionizovaná jádra dvou těžkých chemických prvků – železa a niklu,“ říká María Díaz Trigo z Evropské jižní observatoře ESO (Mnichov, Německo), hlavní autorka článku publikovaného v časopise Nature.

„Objev přišel velmi neočekávaně, ale v pravý čas, protože ukazuje nade vší pochybnost, že složení výtrysků z černých děr je mnohem bohatší – nejedná se pouze o elektrony.“

Skupina astronomů pozorovala objekt 4U1630-47 pomocí kosmické observatoře XMM-Newton ve dvou obdobích v průběhu září 2012. Výsledky pozorování porovnávala s téměř současně probíhajícím pozorováním na rádiových vlnách, které se uskutečnilo pomocí radioteleskopu Telescope Compact Array v Austrálii.

Ačkoliv mezi dvěma pozorovacími řadami, které popsala María Díaz Trigo a její spolupracovníci, uplynuly zhruba dva týdny, jejich výsledky byly překvapivě odlišné. V první pozorovací řadě astronomové detekovali rentgenové záření z akrečního disku, avšak nezaregistrovali žádné signály v oboru rádiového záření – z čehož vyplývá, že jety (výtrysky) nebyly aktivní. Avšak ve druhém případě detekovali rentgenové záření i rádiové vlny, takže je zřejmé, že jety byly mezitím znovu aktivovány.

Zdroj: http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Black_hole_boasts_heavyweight_jets

autor: František Martinek