Jádra hvězd tvoří gigantické reaktory, v nichž se uvolňuje energie syntézou jader lehčích prvků na jádra těžší. Přestože jsou zásoby nukleárního paliva ve hvězdách obrovské, zdaleka nejsou nekonečné a jednoho dne nutně dojdou. Hvězdy pak vybuchují jako supernovy, zbavují se svých obálek a jejich obnažená jádra se následně gravitačně hroutí do černých děr.
Není díra jako díra
Černé díry ovšem nejsou na vlas stejné, mezi sebou navzájem se liší především svými hmotnostmi. V centrech galaxií se například nalézají monstra vážící milióny i stovky miliónů Sluncí, existují však i „lehčí váhy“, jen několikanásobně těžší než naše mateřská hvězda.
Ne každá supernova ale skončí jako černá díra, exploze méně hmotných hvězd mají obvykle za následek vznik neutronových hvězd. Hustota hmoty uvnitř těchto těles sice nabývá extrémních hodnost, ale do singularity v černé díře má přece jen ještě daleko. Mezní hodnota hmotnosti, při které nastává přechod mezi neutronovými hvězdami a černými dírami, dosud nebyla přesně stanovena.
Dost možná, že žádná ostrá hranice ani neexistuje, teorie pouze předpokládá, že předěl leží někde mezi 1,7 až 2,7 hmotnostmi Slunce. Proto každý objev černé díry, která se tomuto teoretickému rozhraní byť jen přibližuje, způsobí mezi astrofyziky obvykle zasloužený rozruch.
Hmotnost jen 3,8 Sluncí
Minulý týden způsobila podobnou senzaci zpráva dvojice ruských vědců pracujících v Goddardově středisku kosmických letů. Nikolaj Šapošnikov a Lev Titarčuk totiž oznámili, že se jim podařilo nalézt černou díru o hmotnosti pouhých 3,8 Sluncí!
„Tím jsme se k hranici mezi černými dírami a neutronovými hvězdami dostali opravdu blízko,“ tvrdí Šapošnikov. (Připomeňme jen, že dosavadní primát v tomto ohledu držela černá díra GRO 1655-40, jejíž hmotnost se rovná 6,3 násobku hmotnosti Slunce, takže jde o pokrok vskutku významný).
Nový rekordman mezi nejlehčími černými dírami - XTE J1650 - se nachází v 10 tisíc světelných let vzdáleném binárním systému Mléčné dráhy v souhvězdí Ara (Oltář). Z výpočtů vyplývá, že má v průměru jen asi 25 kilometrů, tedy rozměr většího města. „To z naší černé díry dělá nejmenší objekt, který kdy byl za hranicemi naší Sluneční soustavy objeven,“ dodává hrdě Šapošnikov.
Nový způsob, jak určit hmotnost černé díry
Pro určení hmotnosti černé díry použili ruští vědci zcela novou, dosud ne zcela všemi odborníky přijatou metodu, která využívá jevu mezi astrofyziky zvanému kvaziperiodické oscilace (QPO). Podstata tohoto úkazu ještě není úplně známa, ale bezpečně se ví, že k němu dochází na vnitřní části akrečního disku černé díry.
Jak se zdá, horký plyn vtahovaný do černé díry se v této oblasti opakovaně hromadí, přičemž vydává rentgenovo záření, jehož intenzita se téměř pravidelně mění. Právě frekvence těchto změn jsou pro novou metodu rozhodující.
O tom, že existuje vztah mezi frekvencí QPO a hmotností černé díry se astronomové dohadují již delší čas. Šapošnikov a Titarčuk si ale troufli zajít o kousek dál a tuto závislost do svých výpočtů přímo zahrnuli.
Stejným způsobem určili hmotnosti tří jiných černých děr už v minulosti a jimi vypočtené hodnoty se ukázaly být v dobré shodě s výsledky získanými jinými metodami. V případě černé díry XTE J1650 použili archívní data ze sondy RTXE (Rossi X-Ray Timing Explorer).
Zdroj: www.nasa.gov, www.astronomy.com
