Supermasivní černé díry doslova sviští vesmírem

Na připojeném obrázku je momentka z počítačové simulace ROMULUS ukazující středně hmotnou galaxii, její jasný centrální region se supermasivní černou dírou a polohy (a rychlosti) „toulajících se“ supermasivních černých děr (ty nepřipoutané k jádru; úsečka 10 kpc odpovídá vzdálenosti přibližně 31 000 světelných roků). Simulace studovala vývoj a četnost toulavých supermasivních černých děr; v raném vesmíru obsahovaly většinu hmoty soustředěné v černých dírách.

Každá velmi hmotná galaxie hostí podle předpokladu supermasivní černou díru – supermassive black hole (SMBH) ve svém centru. Její hmotnost je ve vzájemné úměře s hmotností vnitřního regionu galaxie a jeho množství (a rovněž s některými jinými vlastnostmi), pravděpodobně proto, že SMBH rostou a vyvíjejí se, jak roste samotná galaxie v důsledku splynutí s dalšími galaxiemi a pádu materiálu z mezigalaktického prostředí. Když materiál uskuteční svoji cestu do galaktického centra a dopadá na SMBH, vytváří se tak aktivní galaktické jádro – active galactic nucleus (AGN); výtrysk nebo jiný vliv z AGN pak funguje rušivě a potlačuje vznik hvězd v galaxii. Současné kosmologické simulace nyní trvale stopují vznik hvězd a růst SMBH v galaxiích z období raného vesmíru až po současnost, potvrzující tyto představy.

Ze slučovacího procesu přirozeně vyplývá v některých SMBH, že jsou poněkud v kontrastu vůči centru zvětšené galaxie. Cesta k samostatné SMBH vzniklé spojením je složitá. Občas vznikají binární SMBH, když postupně splynou dvě černé díry v jeden objekt. Při tomto procesu může být vyprodukována prokazatelná emise gravitačních vln. Nicméně proces splynutí se může občas zastavit nebo být přerušen – je to jedna z klíčových záhad pro pochopení vývoje SMBH. Nové kosmologické simulace v programu ROMULUS předpovídají, že dokonce i po miliardách roků vývoje některé SMBH se nespojují s jádrem, ale končí místo toho blouděním skrz galaxii.

Angelo Ricarte, astronom z CfA a vedoucí týmu spolupracovníků charakterizoval takové cestování černých děr. Na základě simulací v programu ROMULUS astronomové zjistili, že v současném vesmíru (jehož stáří je zhruba 13,7 miliardy roků od Velkého třesku), zhruba 10 % hmotnosti obsažené v černých dírách by mohlo cestovat prostorem. V raném věku vesmíru, dvě miliardy roků po Velkém třesku nebo dříve, toto putování, zdá se, mohlo být ještě více důležitější a obsahovalo většinu hmoty v černých dírách. Skutečně astronomové zjistili, že v těchto raných epochách tyto „tulácké“ supermasivní černé díry rovněž vytvářely většinu emise přicházející z populace SMBH. V souvisejícím článku astronomové zkoumají pozorovatelské znaky putující populace SMBH.

Zdroj: https://scitechdaily.com/wandering-supermassive-black-holes-whizzing-through-the-universe/

autor: František Martinek