Astronomové změřili akcelerační zónu částic tryskajících od černých děr

Mluvíme tak nejdříve o akrečním disku, čili materiálu rotujícím kolem hmotného tělesa a v našem případě kolem černé díry. Většina tohoto materiálu je pozřena černou dírou, ale malá část pak tryská z pólů vysokou rychlostí. Pro naše přístroje je viditelný jak akreční disk svítící přes velkou část elektromagnetického spektra a pak také soustředěné výtrysky od pólů a právě na ty se nyní zaměřili astronomové, aby lépe pochopili, jakým způsobem se tento materiál "rozsvítí". 

 

 

Využili k tomu dva přístroje, a to rentgenový vesmírný teleskop NuSTAR a zařízení ULTRACAM sledující vesmír ve viditelném spektru, který je umístěn na Kanárských ostrovech ve William Herschel Observatory. Díky jejich kombinaci se mohli zaměřit na materiál tryskající od pólů černých děr, jenž se postupně urychluje, a tím i rozsvěcuje i ve viditelném elektromagnetickém záření. Měřil se tak čas i vzdálenost nutné k příslušnému urychlení materiálu, a to ve dvou systémech: V404 Cygni a GX 339-4. 

 

Oba tyto systémy patří mezi binární a obsahují vedle černé díry také hvězdu, která právě slouží jako zdroj materiálu. První z nich obsahuje černou díru o hmotnosti cca 12 Sluncí a druhý má menší, asi poloviční objekt. Systémy se liší také svou aktivitou, jak bylo zjištěno novým pozorováním. Černé díry obvykle prochází kolísavými změnami aktivity, které závisí na tom, kolik materiálu se k nim dostává a jak se ten v akrečním disku rozsvěcuje. GX 339-4 byl přitom v čase jeho sledování velice klidný, zatímco ve V404 Cygni naopak probíhala jedna z nejjasnějších rentgenových show, která byla v podobném systému kdy zaznamenána.

 

Díky tomu bylo možné provést přímé srovnání obou systémů i s ohledem na to, zda je velikost tzv. akcelerační zóny závislá na faktorech, jako je hmotnost černé díry či jeji aktuální aktivita. Tato zóna představuje vzdálenost, již musí od černé díry vyvržený materiál urazit, než se rozsvítí. Právě k tomuto měření dobře posloužil rentgenový NuSTAR detekující záblesky v akrečním disku a nástroj ULTRACAM, který už viděl pozdější záblesky výtrysků od pólů, což ale nebylo snadné, neboť to vyžadovalo přesnou koordinaci zařízení umístěného na Zemi s vesmírným satelitem. 

 

Nakonec bylo možné provést asi hodinové měření, z něhož vyplynulo, že vyvrhovaný materiál se rozsvěcuje se zpožděním asi desetiny sekundy od rentgenových záblesků z akrečního disku. Za tu je ale schopen urazit kolem 30.000 kilometrů, neboť se má pohybovat blízko rychlosti světla, a právě to bylo určeno jako velikost akcelerační zóny.  

 

Jde o pozoruhodně krátkou vzdálenost, která nese důležité informace o tvorbě polárních výtrysků, a to zvláště proto, že byla u obou systémů změřena se stejnou či velice podobnou velikostí vzhledem k naměřeným časům prodlevy. Tyto výsledky také odpovídají teoriím, jež spojují velikost akcelerační zóny s hmotností černé díry. Pokud jde o supermasivní černé díry, jako je BL Lacertae (200 milionů Sluncí), v jejich případě jsou prodlevy mnohem delší (několikamilionkrát) než v případě V404 Cygni a GX 339-4. 

 

Astronomové jsou tak nadšeni, neboť to vypadá tak, že našli užitečné měřítko, z nějž budou moci při studiu černých děr dále vycházet pro srovnávání dalších vlastností bez ohledu na jejich masu. Bude ale zapotřebí provést další měření. 

 

Zdroj: Astronomy