Obědvající černá díra v centru naší Galaxie

Hluboko v srdci naší spirální Galaxie se nachází horký materiál kroužící kolem černé díry, která má hmotnost několika miliónů hmotností Slunce. Většina galaxií – možná dokonce všechny – má ve svém středu podobná monstra. A čím větší galaxie, tím větší černá díra se v jejím středu usadila. Tyto supermasivní černé díry jsou udržovány při životě tím, že polykají hvězdy, planety, asteroidy, komety a oblaka plynů, která zabloudí do oblasti hustého galaktického jádra.

Kosmická observatoř NASA s názvem NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) nedávno zachytila centrální černou díru v naší Galaxii přímo při činu – při polykání okolního materiálu.

„Měli jsme to štěstí, že jsme zachytili vzplanutí černé díry hned během naší první pozorovací kampaně,“ říká Fiona Harrison (California Institute of Technology, Caltech).

NuSTAR je kosmická observatoř obíhající kolem Země, zkonstruovaná za účelem pořizování snímků mohutných vysokoenergetických jevů ve vesmíru. Byla vypuštěna 13. 6. 2012. Jedná se o jediný kosmický dalekohled schopný pořizovat tak ostré snímky v oboru rentgenového záření o vysokých energiích, které je vyzařováno umírajícími hvězdami a „hladovými“ černými dírami.

„Je to podobné, jako když si nasadíte nové brýle a poprvé uvidíte zřetelně svět kolem sebe,“ říká Fiona Harrison. Kosmická observatoř NuSTAR jako první svůj úkol pořídila snímek zdroje Cygnus X-1, což je černá díra v naší Galaxii (v souhvězdí Labutě), která nasává plyn z obří hvězdy představující jejího průvodce.

Ostrý zrak rentgenové družice NuSTAR rovněž umožnil přesně rozlišit výron rentgenového záření přicházejícího z centra Galaxie v průběhu pozorovací kampaně v červenci roku 2012. Pozorování rentgenového záření o nízkých energiích prostřednictvím kosmické observatoře NASA s názvem Chandra X-ray Observatory a pozorování v oboru infračerveného záření pomocí dalekohledu Keck (Havajské ostrovy) s objektivem o průměru 10 m toto vzplanutí potvrdila. Černá díra uprostřed Mléčné dráhy právě spolkla větší sousto.

Krmení černé díry je násilný proces, při kterém je „jídlo“ roztrháno na nepatrné kousky v důsledku silné gravitace a zahřáté na teplotu několika miliónů stupňů během pádu do chřtánu gravitační singularity. V tomto případě družice NuSTAR zaregistrovala rentgenové záření emitované hmotou zahřívanou na teplotu kolem 100 miliónů stupňů Celsia.

Pozorování zvýšila naději, že astronomové budou schopni rozřešit dlouhodobou záhadu: proč je superhmotná černá díra v centru naší Galaxie tak vybíravý jedlík?

V porovnání s velkými černými dírami v centrech jiných galaxií je ta naše vcelku poklidná. Velmi aktivní černé díry mají tendenci hltavě polykat hmotu v obrovském množství. Na druhou stranu naše černá díra jen uždibuje z okolního materiálu a nepolyká všechno.

Družice NASA s názvem NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) pořídila tento první velmi ostrý snímek supermasivní černé díry v srdci naší Galaxie v oboru rentgenového záření. Obrázek na pozadí pořízený družicí Spitzer Space Telescope v oboru infračerveného záření ukazuje polohu obrovité černé díry označované Sagittarius A*, zkráceně Sgr A*. Bílý jasný bod na prostředním (vloženém) snímku v oboru rentgenového záření představuje nejteplejší materiál v blízkosti černé díry a malá skvrna v okolí bílého bodu je horký plyn. Snímky pořízené v časovém odstupu dvou dnů v červenci 2012 (vpravo) ukazují vzplanutí zaregistrované družicí NuSTAR. Na prostředním snímku je zachycen okamžik maximálního vzplanutí, kdy se černá díra „krmila“ a kdy byl okolní materiál zahřátý na teplotu zhruba 100 miliónů stupňů Celsia.

Nejčastějším „jídlem“ černé díry mohou být asteroidy. Podle jednoho modelu krouží kolem jádra naší Galaxie bilióny planetek. Astronomové použili kosmickou observatoř Chandra X-ray Observatory, která skutečně detekovala záblesky rentgenového záření odpovídající asteroidu o průměru minimálně 10 km, který spadl do chřtánu černé díry. Tyto vesmírné kameny mohou mít přibližně stejnou velikost jako asteroid, jehož srážka se Zemí před 65 milióny roků vedla k vyhynutí dinosaurů. Menší tělesa mohou rovněž padat na černou díru, avšak vzniklé rentgenové záření je natolik slabé, že je družice Chandra není schopna zaregistrovat.

Nová družice NuSTAR však do tohoto problému vnesla něco nového. Díky její nebývalé schopnosti detekovat vzplanutí rentgenového záření a vytvářet velmi ostré obrázky, dalekohled téměř jistě pomůže astronomům pochopit, k jakým událostem dochází hluboko v centru naší Galaxie. Velké „hodování“ supermasivní černé díry se může brzy opakovat.

Zdroj: http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2012/22nov_backholesnacks/

autor: František Martinek