Záhadná čierna diera pohlcuje hmotu 40x rýchlejšie, ako je teoreticky možné

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Objekt existoval už jeden a pol miliardy rokov po vzniku vesmíru.

• Rýchlosť konzumácie materiálu štyridsaťnásobne prevyšuje štandardný teoretický limit.

• Vysokorýchlostné prúdy plynu slúžia ako poistný ventil proti celkovému narušeniu systému.

Astronómovia analyzujúci dáta z vesmírneho teleskopu Jamesa Webba identifikovali v centre mladej galaxie čiernu dieru s označením LID-568. Tento objekt spochybňuje doteraz platné teórie o tom, ako rýchlo môžu vesmírne telesá pohlcovať hmotu vo svojom okolí. Pozorovania ukázali, že diera konzumuje okolitý prach a plyn tempom, ktoré viac ako štyridsaťkrát prevyšuje fyzikálne maximum.

Objekt existujúci iba jeden a pol miliardy rokov po Veľkom tresku by bol bez modernej techniky nepozorovateľný. Tím pod vedením astronómky Hyewon Suhovej z observatória Gemini najprv zaznamenal intenzívne emisie v rámci röntgenového prieskumu COSMOS. Zistiť presnú priestorovú polohu slabo svietiaceho objektu si však vyžadovalo asistenciu infračerveného teleskopu.

Výskumníci použili integrálny poľný spektrograf NIRSpec umiestnený na zrkadle Webbovho teleskopu. Tento inštrument získava presné svetelné spektrum pre každý samostatný pixel vo svojom zornom poli. Prístup umožnil vedeckému tímu zmapovať okolie čiernej diery a odhaliť skryté dynamické procesy.

Ústredným fyzikálnym problémom celého objavu LID-568 je narušenie takzvaného Eddingtonovho limitu. Tento pojem definuje bod maximálnej rovnováhy medzi dvoma silami pôsobiacimi na padajúcu hmotu. Na jednej strane stojí gravitačná príťažlivosť diery, na druhej pôsobí protitlak žiarenia vytvorený trením pohlcovanej hmoty.

Ak objekt tento teoretický fúzny prah prekročí, nahromadený tlak žiarenia odveje okolitý materiál a zastaví rast. Hmotnosť diery LID-568 už napriek tomu dosahuje 7,2 milióna hmotností Slnka. Na porovnanie, čierna diera Sagittarius A* v strede našej galaxie má hmotnosť 4,1 milióna slnečných hmotností.

Spoluautorka štúdie Julia Scharwächterová ponúka možné vysvetlenie pre tento pozorovateľný jav. Tvrdí, že takéto naberanie hmoty zrejme neprebieha kontinuálne, ale v izolovaných epizódach. Vysoká luminozita telesa naznačuje, že kľúčová časť rastu tejto čiernej diery sa mohla odohrať počas jediného akrečného kŕmenia.

Vedci vyslovili predpoklad, že zohriaty plyn, ktorý bol z okolia odfúknutý, sa môže časom ochladiť a postupne opäť spadnúť späť do čiernej diery. Hlavnou otázkou zostáva, prečo intenzívny tlak produkovaného žiarenia dieru už dávno nedestabilizoval. Odpoveďou môžu byť silné výtrysky horúceho prachového plynu prúdiace rýchlosťou z jej okolia do vesmíru.

Tieto energetické prúdy, ktoré výskumníci vďaka infračerveným dátam zaznamenali, fungujú podľa teórie ako bezpečnostný ventil systému. Prúdy uvoľňujú do priestoru prebytočnú energiu generovanú akréciou hmoty na okraji horizontu.

Týmto spôsobom chránia a zachovávajú štrukturálnu stabilitu čiernej diery aj napriek prekračovaniu limitov konzumácie. Astronómovia plánujú ďalšie dlhodobé merania pomocou Webbovho teleskopu. Cieľom je detailne zmapovať okolie objektu a definitívne potvrdiť teóriu o mechanizme prepúšťania energie.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Pozorovania akrécie nad rámec limitov pomáhajú vysvetliť formovanie hmotných galaxií v ranom štádiu vesmíru.

Zdroj: livescience.com foto: depositphotos.com