Vzácný pohled družice NASA na dvě černé díry ve vzdálené galaxii

Satelit NASA s názvem TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) pomohl potvrdit teorii dvou černých děr v galaxii OJ 287 a rozšířil naše znalosti o černých dírách a jejich chování. Několik mezinárodních výzkumných skupin již potvrdilo teorii, že ve středu vzdálené galaxie OJ 287 jsou dvě černé díry, poprvé navrženou astronomy z University of Turku ve Finsku. Nová studie ukazuje, že satelitní pozorování provedená v roce 2021 poprvé odhalila menší černou díru z uvedené dvojice.

Objev černé díry v OJ 287

V roce 2021 byl satelit NASA zaměřený na lov exoplanet natočen směrem ke galaxii OJ 287, aby astronomům pomohl potvrdit teorii dvou černých děr ve středu galaxie, kterou jako první navrhli vědci z University of Turku ve Finsku.

Satelit Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) je navržen tak, aby objevil tisíce exoplanet na oběžných drahách kolem nejjasnějších trpasličích hvězd na obloze. TESS nachází planety od malých skalnatých světů až po obří planety a ukazuje rozmanitost planet v naší Galaxii. Dosud našla družice 410 potvrzených exoplanet neboli „nových světů“ obíhajících jiné hvězdy než Slunce.

Důkaz duální černé díry v OJ 287

V roce 2021 strávila družice TESS několik týdnů studiem jiného druhu systému – vzdálené galaxie nazvané OJ 287. Výzkumníci našli nepřímý důkaz, že masivní černá díra v OJ 287 obíhá obří černou díru, která je 100krát větší.

Aby se ověřila existence menší černé díry, družice TESS sledovala jas primární černé díry a jet (výtrysk) s ní spojený. Přímé pozorování menší černé díry obíhající kolem té větší je velmi obtížné, ale její přítomnost byla vědcům odhalena náhlým zvýšením jasnosti. Tento druh události nebyl v OJ287 nikdy předtím pozorován, ale výzkumník Pauli Pihajoki z University of Turku ve Finsku tuto událost předpověděl ve své disertační práci již v roce 2014. Podle jeho práce se další vzplanutí očekávalo koncem roku 2021. Několik satelitů a dalekohledů bylo zaměřeno v té době na objekt.

Satelit TESS detekoval očekávanou erupci 12. listopadu 2021 ve 2:00 GMT a pozorování byla nedávno zveřejněna ve studii Shubham Kishore, Alok Gupta (Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences, Indie) a Paul Wiita (The College of New Jersey), USA). Akce trvala pouhých 12 hodin. Toto krátké trvání ukazuje, že je velmi obtížné najít záblesk velkého jasu, pokud není předem známo jeho načasování. V tomto případě se teorie vědců z Turku ukázala jako správná a satelit TESS byl nasměrován na OJ 287 ve správný čas. Objev potvrdil i satelit Swift, který byl rovněž namířen na stejný cíl.

Kromě toho velká mezinárodní spolupráce vedená Staszkem Zolou z Jagellonské univerzity v Krakově v Polsku detekovala stejnou událost pomocí dalekohledů v různých částech Země, takže alespoň na jednom z míst dalekohledů byla noční doba. Navíc skupina z Bostonské univerzity v USA vedená Svetlanou Jorstadovou a dalšími pozorovateli potvrdila objev studiem polarizace světla před a po erupci.

Důsledky a budoucí výzkum

V nové studii, která kombinuje všechna předchozí pozorování, profesor Mauri Valtonen a jeho výzkumný tým z University of Turku prokázali, že 12hodinový záblesk světla pocházel z menší černé díry na oběžné dráze kolem té větší.

K rychlému výbuchu jasu dochází, když menší černá díra „spolkne“ velký plátek akrečního disku obklopujícího větší černou díru a promění ji ve vnější proud plynu. Výtrysk menší černé díry je pak asi dvanáct hodin jasnější než výtrysk větší černé díry. Díky tomu je barva OJ287 méně načervenalá nebo žlutá, namísto normální červené. Po výbuchu se červená barva vrátí. Žlutá barva ukazuje, že po dobu 12 hodin vidíme světlo z menší černé díry. Stejné výsledky lze odvodit z jiných vlastností světla vyzařovaného z OJ287 ve stejném časovém období.

„Proto můžeme nyní říci, že jsme poprvé ‚viděli‘ obíhající černou díru, stejným způsobem, jakým můžeme říci, že TESS viděla planety obíhající kolem jiných hvězd. A stejně jako u planet je extrémně obtížné získat přímý obraz menší černé díry. Ve skutečnosti, kvůli velké vzdálenosti OJ 287, která se blíží čtyřem miliardám světelných let, bude pravděpodobně trvat velmi dlouho, než se naše pozorovací metody vyvinou natolik, aby zachytily obrázek i větší černé díry,“ říká profesor Valtonen.

„Menší černá díra však může brzy odhalit svou existenci jinými způsoby, protože se očekává, že bude vysílat nano-Hertzovy gravitační vlny. Gravitační vlny OJ 287 by měly být v nadcházejících letech rovněž zjistitelné,“ říká A. Gopakumar z Tata Institute of Fundamental Research v Indii.

Zdroj: https://scitechdaily.com/nasas-planet-hunters-rare-glimpse-at-two-black-holes-in-a-faraway-galaxy/

autor: František Martinek