Galaxií může putovat na 12 černých děr, naznačuje simulace

TLDR: Ne všechny supermasivní černé díry skončí v jádrech galaxií – namísto spojení se totiž singularity mohou i „odmrštit“. Podle nové simulace by podobných objektů mohlo být dost i na našem vesmírném dvorku. Studie tuna.

Nezávislé černodíry

Při pohledu na noční oblohu to možná vypadá, že vesmír je svižný jako teenager, když ho požádáte o vynesení odpadků – ale opak je pravdou! Nejenže vesmírem zřejmě létá velké množství volných planet a „zombie“ hvězd, ale také černých děr. Nová studie na základě simulací došla k tomu, že až 12 supermasivních černých děr by se takto mohlo potulovat územím periferie naší galaxie!

Naznačuje to práce týmu astronomů pod vedením Angela Ricarteho z Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics, která použila kosmologické simulace Romulus k modelování minulých i současných počtů interaktivní černých děr v galaxii.

S černými dírami je totiž dlouhodobě problém. Dnes sice už víme, že vznikají „malé“ stelární (hvězdné) černé dírky o hmotnosti maximálně 55 Sluncí, stejně jako víme o existenci SUPERMASIVNÍCH ČERNÝCH DĚR o hmotnosti milionů Sluncí. Ale povážlivě nám chybí „střední kategorie“ mezi těmito extrémy. I když na jejich pozorování již došlo, rozhodně platí, že střední třída černoděr je nečekaně malá…

Jedním z důvodů by mohlo být i to, že ne vždy musí přiblížení černých děr vyústit v jejich spojení. Právě spojování menších černých děr však nejspíše vede ke vzniku děr supermasivních. Možná víte o efektu gravitačního praku – při něm se menší objekt (třeba sonda, nebo černá díra) sice přiblíží k většímu objektu (třeba planetě či jiné černé díře), ale přesto se vzájemně nesrazí! Pokud totiž na přiblížení dojde ve specifickém úhlu, je druhý objekt naopak vymrštěn dořiti!

Alternativním scénářem by mohlo být vytvoření stabilní binární černé díry, kdy se singularity vzájemně obíhají, ale ani v dlouhodobém měřítku se vzájemně nepohlcují. Procesy spojování supermasivních černých děr (při kolizích galaxií) navíc trvá velmi dlouho i z geologického hlediska. Takže i mnohé singularity, které to nakonec dají dohromady, lze docela dlouho považovat za binární…

Vědátory proto na simulaci zajímalo, kolik černých děr namísto spojení ve známé supermasivní černé díry v jádrech galaxií… míří někam fuč. A zdá se, že by jich mohl být kotel.

Zdroj: Hannah Hillam
Zdroj: Hannah Hillam

Nudo v halo

Simulace propočítávala scénář, při němž v raném vesmíru jen 2 miliardy let po Velkém třesku by v jádrech prvních galaxií mohlo dojít na spojování menších černých děr do děr supermasivních. Ukázalo se však, že putujících černých děr, které neskončí v jádře galaxií (a nepřidají se tak k supermasivní černé díře), mohlo v této periodě času být víc, než děr končících v jádře! Kde skončily?

Simulace naznačuje, že nakonec mohly začít obíhat (po vzájemné spojení, či bez něj) v prostoru galaktického halo. Tedy nikoliv v našem regionu plném hvězdiček a plynu, ale dále za periferií spirálních ramen – přesto pořád na adrese naší galaxie. Celkem simulace došla k tomu, že galaxie o hmotnosti Mléčné dráhy by mohla ve svém halo mít na 12 supermasivních černých děr!

Počet putujících černých děr roste skoro lineárně s hmotností hala, takže lze očekávat na tisíce putovních černých děr existujících v hale kup galaxií. Teď asi leckoho napadá, jestli bychom touhle sebrankou nemohli vysvětlit temnou hmotu – práce tuhle možnost přímo neřešila, ale odhaduje, že i hmotnost podobných černoděr v halo je příliš malá od toho, co potřebujeme od temné hmoty. Takže popojedem…

Podstatné jsou totiž dvě věci: tyhle vzdálené černodíry v halu by totiž měly být skoro neustále neaktivní, protože nemají co konzumovat! Což znamená, že je budeme i blbě detekovat

Zároveň simulace naznačuje, že v období do 2 miliard let po Velkém třesku by putovní černodíry nejenom měly být početnější než jádrové černodíry, ale hmota padající ho putovatelů by mohla i přejasňovat jádra! A to je něco, co bychom snad už při pozorování takto vzdálených (časem i prostorem… časoprostorem!) galaxií mohli zkusit odlišit, a dokázat či vyvrátit výsledky simulace.

Víc o temné hmotě hír.

Záhada nekončí

Pravda, i pokud by Romulus měl pravdu s putovními černými dírami, úplně to neřeší nedostatek střední kategorie černoděr dnes, plus mínus nějaká ta miliarda let. Naznačuje jen, že starší černodíry se buďto spojily do supermasivních, nebo odletěly fuč, nebo obojí. Ale střední kategorie černoděr nám tak nějak chybí i u černoděr recentních.

Vědátoři tedy mají spoustu zajímavých námětů k dalšímu výzkumu a úvahám, a vy už nyní víte, že vesmír není rozhodně nijak statický – spíše naopak připomíná pěnu vířící v rozdivočelé vaně, pokud by tedy ona vana měla triliony výpustí, miliardy světelných let na délku/šířku/výšku, a na sledování toho víření byste měli aspoň miliony lidských životů…

Na druhou stranu, lenošiví teenageři a nevynesené odpadky po takových úvahách vypadají jako podstatně banálnější problém, není-liž pravda?

[Ladislav Loukota, MŽ]

Víc o tom, že simulace nejsou jen pro zábavu, vám tady poví i vědátorka zabývající se singularitami:

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

1 komentář: „Galaxií může putovat na 12 černých děr, naznačuje simulace

  • 08. září 2021 (06:54)
    Permalink

    Pane jo, ta je dobrá! :-). To teda čumím :-). A určitě bude super i celá parta ve které spolupracují. Skvělá zpráva pro tuto zemi.

    Reagovat

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Reklama