Černé díry, ty okouzlující singularity, které sedí na propasti známého a neznámého, nás svým chováním překvapují. Jak organizace jako Event Horizon Telescope daly najevo, je toho mnoho, co o dětech nevíme, a co je horší, ani nevíme, kolik toho nevíme.
Vědci nyní pozorovali nový fenomén, který přidává k mystice černé díry: rychle se otáčející černá díra, která vypuzuje masivní kuličky plazmy.
Tato černá díra je součástí binárního páru zvaného V404 Cygni. Černá díra jedí svou doprovodnou hvězdu, nasává svou hmotu na její akreční disk a poté vypouští materiál přes dvě trysky. To není neobvyklé pro černou díru, i když ne všechny mají trysky. Co je však neobvyklé, je načasování materiálu vystřeleného tryskami. Spíše než v ustáleném proudu materiál vychází v kulkách.
V404 Cygni je asi 8 000 světelných let od Země. Poprvé byl spatřen v roce 1989, kdy vyhnal obrovský výbuch vysoce energetického materiálu a záření. Pak 26 let spalo.
Poté se v roce 2015 znovu rozhořelo a družice Evropské vesmírné agentury (ESA) INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) ji mohla studovat ve vysokoenergetickém gama paprsku. V gama paprsku se stal nejjasnějším objektem na obloze. V té době řekl projektový vědec INTEGRAL Erik Kuulkers: „Chování tohoto zdroje je v tuto chvíli mimořádné, s opakovanými jasnými záblesky světla na časových stupnicích kratších než hodinu, což je v jiných systémech černé díry zřídka vidět.”
Co se dělo?
Je užitečné podívat se na to, jak obvykle takové černé díry fungují. Masivní gravitace černé díry táhne materiál z jeho doprovodné hvězdy na její akreční disk. Akreční disk se točí, zahřívá materiál a způsobuje jeho „lesk“. Část materiálu nikdy nedosáhne černé díry a je emitována tryskami.
Rychlý posun do současnosti a vysvětlení poskytuje nová studie založená na údajích shromážděných během výbuchu v roce 2015 několika observatořími.
“Během výbuchu jsme pozorovali podrobnosti emisí paprsků, když byl materiál vypuzován velmi vysokou rychlostí z blízkosti černé díry, “Říká Simone Migliari, astrofyzikka z ESA, která je spoluautorem článku. „Můžeme vidět trysky vystřelující různými směry v časovém měřítku kratším než hodinu, což znamená, že vnitřní oblasti systému se otáčejí poměrně rychle.”
Ano, černá díra jí společnou hvězdu a nasává materiál na svůj akreční disk. A ano, část materiálu na disku je vytlačena tryskami. Podle studie se to však děje pouze při prasknutí, protože z nějakého důvodu je černá díra nevyrovnána s vlastním akrečním diskem.
„Ve verzi V404 Cygni se liší to, že si myslíme, že disk materiálu a černá díra jsou špatně zarovnány, “Říká docent, profesor James Miller-Jones z Mezinárodního centra pro výzkum astronomie (ICRAR) na Curtin University v Austrálii, který je hlavním autorem nové práce.
“Zdá se, že to způsobuje, že vnitřní část disku se otáčí jako rotující vrchol, který se zpomaluje, a oheň tryská v různých směrech, když mění orientaci.”
Wobbling znamená, že materiál nespadá do černé díry rovnoměrně. Když dojde k výbuchu, znamená to, že během krátké doby do díry spadlo velké množství materiálu. To zvyšuje množství materiálu v akrečním disku a způsobuje výbuch energie.
INTEGRAL byl nedílnou součástí této studie, protože sledoval čtyři týdny V404 Cygni. Ostatní observatoře byly schopny sledovat pouze několik hodin. Pozorování INTEGRAL umožnila vědcům zjistit mechaniku černé díry, její geometrii a úroveň energie a vytvořit souvislost mezi proudícím a odtokovým materiálem.
“S INTEGRAL jsme byli schopni sledovat V404 Cygni nepřetržitě čtyři týdny, zatímco jiné vysoce energetické satelity mohly pořídit pouze kratší snímky“, Říká Erik Kuulkers, projektový vědec INTEGRAL v ESA.
“RTG data podporovat model kde vnitřní část akrečního disku je nakloněna vzhledem ke zbytku systému, nejpravděpodobněji kvůli rotaci černé díry nakloněné vzhledem k oběžné dráze doprovodné hvězdy, “Vysvětluje Simone.
Otázkou zůstává, proč je nevyrovnaná?
Existuje pouze několik předběžných odhadů ohledně příčiny nesouososti. Možná to byla supernova.
Protože samotná černá díra byla vytvořena supernovou, mohl tento počáteční kop způsobit, že díra a vnitřní část jejího akrečního disku byly špatně zarovnány. To je také to, co simulace ukazují.
“Výsledky by se hodily do scénáře, který byl rovněž studován v nedávných počítačových simulacích, kde se tok narůstajících částic v blízkosti černé díry a proudů může otáčet společně, “Říká Kuulkers.
“Měli bychom očekávat podobnou dynamiku v každé silně narůstající černé díře, jejíž rotace je nevyrovnána s proudícím plynem, a při interpretaci pozorování černých děr v celém vesmíru musíme vzít v úvahu různé úhly sklonu trysky..”
Zdroje:
- Výzkumný článek: Rychle se měnící orientace paprsků v systému černé díry hvězdné hmoty VG404 Cygni
- Tisková zpráva: Plivající černá díra
- Poslání ESA INTEGRAL
- Tisková zpráva: Monster Black Hole se probudí po 26 letech
