Černé díry nejsou tiché vysavače sci-fi filmů. Jsou chaotické. A velmi bouřlivý.
Astronomové pomocí Velkého jižního dalekohledu (VLT) byli schopni nahlédnout do chaosu. Předmětem studie byl Swift J1727.8-1613, systém umístěný přibližně 8800 světelných let od Země. V roce 2023 zažila tato konkrétní černá díra období aktivního krmení a stala se jedním z nejjasnějších zdrojů rentgenového záření viditelného z naší planety.
Ale tady je překvapení. Důsledky nebyly tiché. Byly větrné.
Proč jsou černé díry méně účinné při krmení, než jsme si mysleli
Obecná víra je, že černé díry jsou bezedné propasti. Látka spadne dovnitř, světlo zhasne. To je vše.
Údaje pro systém Swift J1727.8–1613 naznačují opak.
Tým vedený Noelem Castrem Segurou z University of Warwick pozoroval, jak tato černá díra odtrhla atmosféru od své doprovodné hvězdy. Očekávání byla jednoduchá: vidět vše, co je vtaženo do horizontu událostí. Místo toho vědci viděli složité fungování „trávicího systému“. Část materiálu byla skutečně absorbována a jeho značná část byla obrovskou rychlostí vymrštěna zpět do vesmíru.
“To, co vidíme, je mnohem obtížnější spolknout. Materiál spadne dovnitř, systém materiál recykluje a překvapivě velké množství materiálu se zase uvolní.”
Vědci objevili něco neintuitivního. K nejsilnějším ejekcím došlo, když „hlad“ černé díry byl ve skutečnosti menší, než se dříve myslelo. Je to jako když někdo dojí jídlo a polovinu z toho hodí na zeď.
Pokud se černé díry ani nedokážou udržet v potravě, co to znamená pro vývoj hvězd?
Pozorování, jak se akreční disk mění v průběhu času
Většina studií zachycuje pouze jeden bod. Výbuch. Blikat. Pak je pohled odvrácen do strany.
Segura a její kolegové se nezastavili. Sledovali, jak se systém mění v reálném čase a doslova natáčeli „film“ o požírání černou dírou.
Z fyzického hlediska to vypadá následovně:
1. Hvězda se příliš přiblížila k černé díře.
2. Gravitace černé díry ji roztrhá.
3. Hvězdná hmota nespadá dovnitř přímo – má moment hybnosti.
4. Víří do struktury zvané akreční disk.
Disk se přehřeje a začne svítit. Tření a slapové síly jej „připravují“.
Jak černá díra vyvrhovala výtrysky plazmy, samotný akreční disk změnil tvar. Zkroutilo se a přizpůsobilo se. Spojení mezi padajícím materiálem a vybuchujícími proudy není jen vztah příčiny a následku. Je to smyčka zpětné vazby. Systém „mluví“ sám se sebou.
A kdy skončilo období aktivního krmení? Větry s ním nezmizely.
Hustý plyn se dál řítil pryč. Černá díra pokračovala v odhazování hmoty. Vědci spekulují, že celkové množství materiálu vyvrženého zpět do vesmíru se může rovnat množství materiálu skutečně absorbovaného. Polovina jídla se ztratila. Napůl snědeno.
Jak emise trysek mění vzorce vývoje hvězd
Nemluvíme jen o jedné černé díře. To je otázka, jak vypočítáme životní cyklus dvojhvězd v měřítku galaxií.
Pokud je polovina hmoty vyvržena a nikoli akreována (absorbována), pak černé díry rostou mnohem méně efektivně, než naznačují naše současné modely. Tím se mění matematika. Tím se změní časový rámec.
Kyle Solomons, doktorand na univerzitě v Kapském Městě, který se studie účastnil, poznamenal, že obvykle vidíme pouze „první akt“.
“Obvykle dáváme přednost velkolepým ohňostrojům… ale naše pozorování naznačují, že finále může být nejintenzivnější částí.”
“Kosmické poruchy trávení” Swift J1727.5–1613 poskytuje nejjasnější obraz tohoto procesu, jaký byl kdy pozorován. Nejde jen o to, že gravitace vtahuje předměty dovnitř. Je to i o tlaku, který je vytlačuje.
Černá díra jen tak nejedla. Udusila se. A vše kolem vydatně vyplivl.
Co se tedy stane s vyvrženými hvězdnými troskami? Tvoří nové hvězdy? Nebo se jen vznášejí v prázdnotě? To ještě nevíme. Ale teď víme, že se to černá díra snažila zadržet. Nemohl jsem. A zkoušela to dál.
