Astronomové našli první přímý důkaz rotace černé díry, což opět potvrzuje Einsteinovu teorii relativity. Objev byl učiněn studiem silných výtrysků energie vyzařovaných černou dírou o velikosti Sluneční soustavy v centru blízké galaxie Messier 87. Tato černá díra, pojmenovaná M87, je dosud nejprostudovanější a první přímo vyobrazeno v roce 2019.
Astrofyzici dlouho předpovídali, že černé díry rotují, ale až dosud složitost vizualizace vesmírných monster ztěžovala získání důkazů. Své výsledky vědci zveřejnili 27. září v časopise Nature.
„Po úspěšném zobrazení černé díry v této galaxii pomocí dalekohledu Event Horizon (EHT), otázka, zda se tato černá díra otáčí nebo ne, se stala pro vědce velkým problémem,“ uvedl Kazuhiro Hada, astronom z Národní astronomické observatoře Japonska v prohlášení. „Nyní se očekávání změnilo v důvěru. Tato obří černá díra se skutečně otáčí."
Černé díry mají tak silnou gravitační sílu, že z jejich úst nemůže uniknout nic (ani světlo), ale to neznamená, že je nelze vidět. Je to proto, že aktivní černé díry jsou obklopeny akrečními disky – obrovskými oblaky materiálu vytrhanými z plynových mračen a hvězd, které jsou zahřáté na rozžhavené teploty třením, když se spirálovitě stáčejí do ústí černé díry.
Část tohoto materiálu je vyvržena a tvoří dva výtrysky horkého materiálu, které se pohybují rychlostí 99,9 % rychlosti světla asi desetinu času. Jak trysky černé díry získávají obrovskou energii, kterou k tomu potřebují, zůstává záhadou, ale fyzici použili Einsteinovu obecnou teorii relativity, aby navrhli, že materiál by ji mohl získat z magnetických polí vesmírných monster, pokud by se rychle otáčely kolem svých os.
Černé díry pravděpodobně získaly část své rotace od svých nejranějších dnů jako hvězdy, které, když se náhle zhroutily dovnitř, staly se jako bruslaři natahující ruce, aby se rychleji otáčely. Postupem času tato rotace pravděpodobně rostla rychleji v důsledku vlivu přílivu hmoty z hvězd roztrhaných černými dírami nebo z katastrofických srážek s jinými hmotnými objekty.
Při hledání vysvětlení této nepolapitelné rotace se astronomové obrátili na supermasivní černou díru M87, obrovskou mezeru v časoprostoru, která využívá svou hmotnost (6,5 miliardkrát větší než Slunce) k přitažení celé galaxie k sobě.
Studiem M87* s globální sítí radioteleskopů v letech 2000 až 2022 astronomové zjistili, že výtrysky černé díry tikají sem a tam jako metronom označující 11letý cyklus. To ukázalo, že černá díra se při otáčení na své ose precesuje neboli kolébá, jako kolovrátek.
"Jsme nadšeni tímto důležitým objevem," řekl vedoucí autor studie Cui Yuzhu, astronom z laboratoře Zhejiang v Hangzhou v Číně. "Vzhledem k tomu, že vzdálenost mezi černou dírou a diskem je relativně malá a období precese je asi 11 let, je pro dosažení tohoto úspěchu nezbytné nahromadění dat ve vysokém rozlišení sledujících strukturu M87 během dvou desetiletí a pečlivá analýza."
Kromě dalšího potvrzení Einsteinovy teorie přináší objev rotace černé díry řadu zajímavých otázek. Jsou mezi nimi ty, které souvisejí s tím, jaké katastrofické události mohly způsobit rychlou rotaci, a také s možností objevu fotonových koulí – slabého světelného prstence obklopujícího černou díru, který by mohl poskytnout důležitá vodítka k teorii kvantové gravitace.
Přečtěte si také: