Supermasivní černá díra Messier 87 skutečně rotuje, říkají astronomové

Messier 87 (M87) je obří eliptická galaxie nacházející se asi 53 milionů světelných let daleko v souhvězdí Panny. V dubnu 2019 zveřejnili astronomové z Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration úžasné snímky M87*, supermasivní černé díry v centru galaxie Messier 87. Je známo, že M87* má akreční disk, který dodává hmotu do černé díry. Nyní bylo u M87* zjištěno další prvenství: bylo potvrzeno, že výtrysk vystřelující z černé díry se kolébá, což poskytuje přímý důkaz, že se černá díra M87* otáčí.

Na úvodním obrázku je schematické znázornění modelu nakloněného akrečního disku. Předpokládá se, že rotační osa černé díry je na tomto obrázku přímo nahoru a dolů. Směr paprsku směřuje téměř kolmo k rovině disku. Nesouosost mezi rotační osou černé díry a rotační osou disku spouští precesi disku a výtrysku (tzv. jetu).

„Supermasivní černé díry, monstra až miliardkrát hmotnější než Slunce, která požírají vše kolem sebe včetně světla, je obtížné studovat, protože žádná informace nemůže uniknout zevnitř,“ řekl Yuzhu Cui, astronom z Zhejiang Laboratory a National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) a jeho kolegové. „Teoreticky existuje jen velmi málo vlastností, o kterých můžeme vůbec doufat, že je někdy změříme.“

Jednou vlastností, která by mohla být pozorována, je rotace, ale kvůli obtížím, které s tím souvisejí, nebyla dosud k dispozici žádná přímá pozorování rotace černých děr. Ve zmíněné studii astronomové přesně sledovali dlouhodobý vývoj výtrysku poblíž černé díry M87*. Analyzovali 170 velmi dlouhých základních interferometrických snímků výtrysku získaných pomocí východoasijské sítě VLBI (EAVN) a Very Long Baseline Array (VLBA) v letech 2000 až 2022.

Jejich výsledky ukazují, že gravitační interakce mezi akrečním diskem a rotací černé díry způsobují kolísání základny výtrysku neboli precesi, podobně jako gravitační interakce v rámci Sluneční soustavy způsobují, že Země vykonává precesní pohyb. Autoři úspěšně propojili dynamiku výtrysku s centrální supermasivní černou dírou, což poskytuje přímý důkaz, že se černá díra ve skutečnosti otáčí. Směr výtrysku se mění asi o 10 stupňů s periodou precese 11 let, což odpovídá teoretickým simulacím na superpočítači. „Jsme nadšeni tímto významným zjištěním,“ řekl Yuzhu Cui.

„Vzhledem k tomu, že nesouosost mezi černou dírou a diskem je relativně malá a doba precese je kolem 11 let, bylo pro dosažení tohoto úspěchu zásadní shromažďovat data ve vysokém rozlišení sledující strukturu během dvou desetiletí a následná důkladná analýza. Po úspěchu zobrazování černých děr v této galaxii pomocí EHT se vědci zajímali o to, zda tato černá díra rotuje, nebo ne,“ řekl Kazuhiro Hada, astronom z NAOJ. „Nyní se očekávání změnilo v jistotu. Tato monstrózní černá díra skutečně rotuje.“

„Naše pozorovací data krásně přizpůsobená jednoduché sinusové křivce nám přinášejí nový pokrok v našem chápání systému černých děr a jejich výtrysků,“ řekl Motoki Kino, astronom z Kogakuin University.

Studie byla publikována v časopise Nature.

Zdroj: https://www.sci.news/astronomy/spinning-messier-87s-supermassive-black-hole-12304.html a https://phys.org/news/2023-09-radio-galaxy-m87-black-hole.html

autor: František Martinek