Vědci odhalili tvar a orientaci extrémně horké hmoty v okolí černé díry
Věda a výzkum
Foto: Shutterstock

Vědci odhalili tvar a orientaci extrémně horké hmoty v okolí černé díry

Nedávná pozorování černé díry Cygnus X-1 o hvězdné hmotnosti odhalila nové podrobnosti o uspořádání extrémně horké hmoty v oblasti bezprostředně obklopující tuto černou díru. Zjištění zveřejnil časopis Science. Na výzkumu se podílejí i čeští vědci z Astronomického ústavu Akademie věd ČR.

11.11.22

Hmota se při přitahování k černé díře zahřívá na miliony stupňů a září v rentgenovém záření. Vědci používají měření polarizace tohoto rentgenového záření, aby otestovali a zpřesnili modely, které popisují, jak černé díry pohlcují hmotu a stávají se tak jedněmi z nejsvítivějších zdrojů ve vesmíru – včetně rentgenového záření.

Cygnus X-1 je jedním z nejjasnějších zdrojů rentgenového záření v naší galaxii. Skládá se z černé díry o hmotnosti 21 Sluncí na oběžné dráze s průvodní hvězdou o hmotnosti 41 Sluncí.

Nová měření z Cygnus X-1 představují první pozorování černé díry, která vytváří hmotu, provedená v rámci mise IXPE (Imaging X-Ray Polarimetry Explorer). Ta vznikla v mezinárodní spolupráci NASA a Italské kosmické agentury (ASI).

„Předchozí rentgenová pozorování černých děr měřila pouze směr, dobu příchodu a energii rentgenového záření z horkého plazmatu spirálovitě směřujícího k černým dírám,“ uvedl hlavní autor a profesor fyziky v oboru Arts & Sciences na Washingtonově univerzitě v St. Louis Henric Krawczynski. „IXPE měří i lineární polarizaci, která nese informaci o tom, jak bylo rentgenové záření emitováno, a zda a kde se rozptyluje od materiálu v blízkosti černé díry,“ dodal.

Kombinace dat IXPE se souběžnými pozorováními z rentgenových observatoří NASA NICER a NuSTAR v květnu a červnu 2022 umožnila autorům omezit geometrii, tedy tvar a umístění, plazmatu.

Lepší chápání černých děr

Vědci zjistili, že plazma se rozprostírá kolmo na oboustranný výtok plazmatu, takzvaný jet. Ten byl zobrazen i při dřívějších rádiových pozorováních. Soulad směru polarizace rentgenového záření a jetu silně podporuje hypotézu, že procesy v rentgenově jasné oblasti v blízkosti černé díry hrají při vypouštění jetu klíčovou roli.

Pozorování odpovídají modelům, které předpokládají, že koróna horkého plazmatu buď obklopuje disk hmoty spirálovitě směřující k černé díře, nebo nahrazuje vnitřní část tohoto disku. Nová polarizační data tak vylučují modely, v nichž je koróna černé díry úzkým sloupcem plazmatu nebo kuželem podél osy jetu.

Vědci poznamenali, že lepší pochopení geometrie plazmatu kolem černé díry může odhalit mnohé o vnitřním fungování černých děr a o tom, jakým způsobem k sobě přitahují hmotu. „Tyto nové poznatky umožní lepší rentgenové studie toho, jak gravitace zakřivuje prostor a čas v blízkosti černých děr,“ řekl Krawczynski.

Konkrétně v souvislosti s černou dírou Cygnus X-1 „pozorování IXPE odhalilo, že akreční tok je vidět více na okraji, než se dosud předpokládalo,“ vysvětlil spoluautor Michal Dovčiak z Astronomického ústavu Akademie věd ČR. „To může být známkou nesouososti roviny rovníku černé díry a roviny oběžné dráhy dvojhvězdy," neboli párové dvojice černé díry a její doprovodné hvězdy, upřesnila spoluautorka Alexandra Veledina z University of Turku. „Systém mohl získat tuto nesouosost při explozi mateřské hvězdy černé díry,“ dodala.

 

ZDROJ

Související

Výpočetní algoritmy mohou odhalit původ gregoriánského chorálu

Gregoriánský chorál je forma nedoprovázeného duchovního zpěvu v latině, která vznikla v Evropě ve středověku. Zpěvy bylo možné slyšet v katedrálách či malých kostelích. Sloužily k předávání posvátných textů dalším generacím. A právě proto se přísně dbalo na to, aby se v ničem nelišily, říká Jan...


Revoluce v ochraně proti ohni: čeští vědci vyvinuli nehořlavý grafenový aerogel

Vědcům se vytvořením speciální 3D porézní struktury povedlo zvýšit teplotní odolnost grafenu o neuvěřitelných 1000 °C. Atomárně tenké vrstvy uhlíku, tedy grafen, vykazují běžně teplotní stabilitu v plamenu do 550 °C, což je pro srovnání přibližně teplota zapálení většiny dnes užívaných plastů,...


Na VŠB-TUO studují jako první na světě výbuchy za nízkých teplot

K dispozici mají unikátní výbuchovou komoru neboli výbuchový autokláv, v níž jako jediní mohou studovat parametry explozí i za nízkých teplot. Zařízení za zhruba 5,3 milionu korun výrazně posune poznání vědců v této oblasti, v rámci akreditované laboratoře však poskytuje cenné informace také...