Černá díra uprostřed Mléčné dráhy vyvolává otázky
Poměrně dlouho je známo, že černé díry zas tak úplně černé nejsou. Jednak samy produkují tepelné záření při svém kvantovém vypařování (Hawkingovo záření), jednak je část hmoty z akrečních disků, které se kolem nich při pohlcování okolního materiálu vytvářejí, vyvrhována zpět do vnějšího prostředí v podobě proudů částic a záření.
Centrum Mléčné dráhy se od ostatních galaxií nijak zásadně neliší, přesto mezi vědci panovalo všeobecné přesvědčení, že černá díra v něm je příliš malá a „lehká“ na to, aby mohla produkovat vysokoenergetické gama záření. Nicméně roku 2004 astronomové toto záření skutečně zpozorovali. A před astrofyziky se tak vynořila další otázka - odkud se vlastně gama záření bere?
Magnetické pole sahá do 10 světelných let daleko
Právě na to se snažil odpovědět výzkumný tým astrofyziků z Arizonské univerzity, americké Národní laboratoře v Los Alamos a australské Univerzity v Adelaide, vedený Davidem Ballantynem. Podle zprávy uveřejněné v Astrophysical Journal Letters za všechno může magnetismus. Kolem centrální černé díry naší galaxie se udržuje magnetické pole, sice chaotické, ale tak silné, že dochází k urychlování protonů a dalších částic nalézajících se v okolí černé díry na rychlosti blízké rychlostem světla. Toto magnetické pole má přitom nebývalý dosah, působí až do vzdálenosti 10 světelných let.
Kosmický urychlovač
„V podstatě to připomíná experimenty částicové fyziky, které proběhnou na LHC (Large Hadron Collider - Velký hadronový urychlovač), právě stavěném ve švýcarském CERNu,“ tvrdí Ballantyne. Pokud vše půjde tak, jak se očekává, protony na LHC budou urychlovány až na energie 7 TeV (Teraelektronvolt), naproti tomu černá díra ve středu Mléčné dráhy podle Ballantyna vystřeluje protony při energiích až 100 TeV. Tím se řadí mezi nejenergičtější urychlovače v naší galaxii. To je vskutku pozoruhodné, zvláště když si uvědomíme, „že ve srovnání s ostatními supermasivními černými dírami v jiných galaxiích je ta naše poměrně neaktivní,“ poznamenává Byllantyne.
Ballantyne zabudoval do svých počítačových simulací data z podrobných map mezihvězdného plynu. „Velmi přesně jsme spočítali, jak by se protony mohly v tomto prostředí pohybovat, přičemž jsme vzali v úvahu magnetické síly, které mění jejich trajektorie,“ říká. Aby byly výsledky co nejpřesvědčivější i z hlediska statistiky, propočítal jeho tým dráhy hned 222 tisíc protonů.
Ačkoli se vysokoenergetické protony pohybují téměř světelnými rychlostmi, jejich pohyb je tak nahodilý, že jim trvá několik tisíc let, než opustí sféru působení magnetického pole černé díry. Poté, co vletí do mezihvězdného prostoru, srážejí se s atomy vodíku z ohromných plynových mračen, která pomalu obíhají kolem černé díry. Při srážkách vznikají částice zvané piony (druh mezonu), které se ale rychle rozpadají za vzniku intenzivního gama záření šířícího se pak dál do všech směrů.
Výsledky souhlasí z 69 %
Ballantynův tým porovnal své výsledky s nedávnými pozorováními uskutečněnými pozemskými gama-teleskopy v Namibii, v arizonské Whippleově observatoři a mnoha dalšími. Zjistil, že 69 % z jimi vypočtených protonových drah je v souladu s pozorovanými daty.
Podle Fulvia Melii, spoluautora studie, by jejich objev mohl pomoci astrofyzikům pochopit chování nejmohutnějších černých děr ve vesmíru, včetně kvasarů. “Ke stejným kolizím částic zřejmě dochází v každém systému s černou dírou,“ tvrdí Melia.
Ale jak už to ve fyzice chodí, ne všichni odborníci vítají uvedené závěry s nadšením. Například astrofyzička Valerie Connaughtonová z Marshallova centra pro vesmírné lety je ve svém hodnocení poněkud zdrženlivá. Na serveru časopisu Science uvádí, že „mohou existovat i jiná vysvětlení, jako například nedávný výbuch supernovy v těsném sousedství středu galaxie,“ po kterém by též mohly být detekovány vysokoenergetické protony. Jsou nezbytná další pozorování, protože jak tvrdí Connaughtonová, „stále ještě nerozumíme všem fyzikálním procesům,“ které s chováním černých děr souvisejí.
Zdroje: uanews.org, sciencenow.sciencemag.org
