Je čas najít všechny chybějící černé díry.
To je argument předložený dvojicí japonských astrofyziků, kteří napsali článek navrhující nové hledání milionů „izolovaných černých děr“ (IBH), které pravděpodobně zaplní naši galaxii. Tyto černé díry, ztracené ve tmě, usrkávají hmotu z mezihvězdného média - prach a další věci vznášející se mezi hvězdami. Tento proces je však neefektivní a velká část věci je při vysokých rychlostech vyloučena do vesmíru. Protože tento odtok interaguje s okolním prostředím, vědci napsali, měl by produkovat rádiové vlny, které mohou lidské radioteleskopy detekovat. A pokud by astronomové mohli tyto vlny vyčerpat ze všech šumů, které jsou ve zbytku galaxie, mohli by tyto neviditelné černé díry spatřit.
"Naivní způsob, jak pozorovat IBH, je jejich rentgenová emise," uvedli vědci ve svém příspěvku, který ještě nebyl formálně recenzován a který zpřístupnili 1. července jako předtisk arXiv.
Proč? Když černé díry sají hmotu z vesmíru, hmota na jejích okrajích se zrychluje a tvoří to, co se nazývá akreční disk. Věc na tomto disku se otírá o sebe, protože se točí směrem k horizontu události - bod černé návratu bez návratu - plivající rentgenové paprsky v tomto procesu. Izolované černé díry, které jsou ve srovnání s velkými supermasivními černými děrami malé, však tímto způsobem nevyzařují velké množství rentgenů. Na jejich akrečních discích prostě není dostatek hmoty ani energie k vytvoření velkých rentgenových podpisů. A minulé vyhledávání IBH pomocí rentgenových paprsků neprokázalo přesvědčivé výsledky.
"Tyto odlivy mohou způsobit, že IBH budou detekovatelné v jiných vlnových délkách," psali vědci Daichi Tsuna z Tokijské univerzity a Norita Kawanaka z Kjótské univerzity. "Výtoky mohou interagovat s okolní hmotou a vytvářet silné kolizní rázy na rozhraní. Tyto rázy mohou zesílit magnetická pole a urychlit elektrony a tyto elektrony emitují synchrotronové záření v rádiové vlnové délce."
Jinými slovy, výtok klouzající mezihvězdným médiem by měl přimět elektrony pohybovat se rychlostí, která produkuje rádiové vlny.
"Zajímavý článek," řekl Simon Portegies Zwart, astrofyzik na Leidenské univerzitě v Nizozemsku, který se nezúčastnil výzkumu Tsuny a Kawanaky. Portegies Zwart také studoval otázku IBH, známou také jako černé díry střední hmotnosti (IMBH).
„Byl by to skvělý způsob, jak najít IMBH,“ řekl Portegies Zwart Live Science. "Myslím, že s LOFARem by takový výzkum již měl být možný, ale citlivost může představovat problém."
IBH, vysvětlil Portegies Zwart, jsou považovány za „chybějící spojení“ mezi dvěma typy černých děr, které mohou astronomové detekovat: černé díry hvězdné hmoty, které mohou být dva až 100krát větší než naše slunce, a superhmotné černé díry, Gargantuanská zvířata, která žijí v jádrech galaxií a jsou stokrát tisícekrát větší než naše slunce.
Hvězdné černé díry jsou občas detekovatelné v binárních systémech s pravidelnými hvězdami, protože binární systémy mohou vytvářet gravitační vlny a doprovodné hvězdy mohou poskytovat palivo pro velké rentgenové záblesky. A supermasivní černé díry mají akreční disky, které emitují tolik energie, že je mohou astronomové detekovat a dokonce je vyfotografovat.
Ale IBH, v rozmezí mezi těmito dvěma dalšími typy, je mnohem obtížnější odhalit. Ve vesmíru je hrstka předmětů, o nichž by astronomové mohli být IBH, ale tyto výsledky jsou nejisté. Avšak minulý výzkum, včetně noviny z roku 2017 v časopise Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti, kterou Portegies Zwart spoluautoroval, naznačuje, že by se tam mohly skrývat miliony z nich.
Tsuna a Kawanaka napsali, že nejlepší vyhlídka na rádiový průzkum IBH pravděpodobně zahrnuje použití čtvercového kilometru Array (SKA), vícedílného rádiového dalekohledu, který má být sestaven s úseky v Jižní Africe a Austrálii. Je navrženo tak, aby celková oblast sběru rádiových vln byla 1 kilometr čtvereční. Vědci odhadují, že nejméně 30 IBH vysílá radiové vlny, které SKA bude schopna detekovat během své první fáze ověřování konceptu, která je naplánována na rok 2020. Na cestě psali, kompletní SKA (naplánováno na polovina 2020) by měla být schopna odhalit až 700.
Nejenže by SKA měla být schopna spatřit rádiové vlny z těchto IBH, jak napsali, také by měla být schopna přesně odhadnout vzdálenost k mnoha z nich. Až přijde ten čas, všechny tyto chybějící černé díry by se měly začít skrývat.
