Vesmírná megasrážka. Obří černé díry se možná střetnou už za sto dní

Článek si také můžete poslechnout v audioverzi.

Tým astronomů publikoval předběžnou a zatím nerecenzovanou studii, ve které popisuje své několikaleté pozorování naznačující, že uprostřed galaxie vzdálené 1,2 miliardy světelných let od Země se schyluje ke srážce dvou obřích černých děr s celkovou hmotností stovek milionů Sluncí.

Pokud k události dojde, astronomové budou moci sledovat něco, co dosud jen teoreticky předpokládali. Časopis Science takovou událost označil za „historickou“, podle online časopisu Inverse by to mohlo pomoci vyřešit „mnoho záhad, kterými černé díry dosud oplývají“.

Seznam Zprávám význam události přiblížil Dr. Ignacy Sawicki z Oddělení kosmologie a gravitační fyziky Fyzikálního ústavu AV ČR. Sám ji považuje za nepravděpodobnou, pokud k ní ale dojde, přinese to podle něj mnoho nových informací.

Podle Sawického by to mohlo zásadně ovlivnit vědění o evoluci galaxií. „Astronomové předpokládají, že galaxie byly nejdřív malé, ale postupem času se srážely a spojovaly s jinými a tím se zvětšovaly. Uprostřed většiny galaxií jsou černé díry, které tento proces eventuálně následují. To je ale pořád jen něco, co předpokládáme,“ řekl odborník.

Dosud podle něj astronomové mohli pozorovat galaxie, o kterých se domnívali, že se brzy srazí, nebo například pozorovali nějaké známky toho, že někde kdysi dávno k takové srážce došlo. Nikdo ale nikdy ještě neviděl, „jak se to děje“.

Počítačová simulace srážky dvou černých děr:

O senzaci se ale nyní ještě zdaleka mluvit nedá. Někteří vědci totiž nevěří, že autoři studie odhadli situaci správně. Ostatně i spoluautor studie Chuan Jang z nezávislého výzkumného střediska zabývajícího se teoretickou fyzikou Perimeter Institute řekl pro Inverse, že pochyby ostatních chápe a že jsou zcela na místě.

Kritický je i Sawicki. Důvod, proč ještě žádný astronom nemohl srážku dvou obřích černých děr uprostřed galaxií vidět, podle něj tkví v tom, že tyto události se odehrávají velmi pomalu a lidé odborně pozorují oblohu pouhých asi dvě stě let, což je na vesmírné poměry titěrný čas. Že bychom tak nyní mohli vidět něco, co se v relativně blízkém vesmíru stane jednou za hodně dlouhou dobu, je podle vědce samo o sobě velmi nepravděpodobné.

„Byl by to první příklad takové události pozorované v reálném čase. My jsme přesvědčení, že se takové události ve vesmíru dějí, ale že bychom srážku mohli vidět zrovna teď? Není to nemožné, ale museli bychom mít velké štěstí,“ řekl Sawicki.

Pochyby plynou ostatně i z toho, že tým astronomů si není a ani nemůže být jistý tím, co vlastně v místě, kde očekává srážku černých děr, přesně vidí. Vědci totiž nepozorují přímo černé díry, ale kolísání záření uprostřed vzdálené galaxie, které neumí jinak než přítomností dvou přibližujících se černých děr vysvětlit.

„Oni vidí galaxii, která má velmi silně zářící střed. Z něj září světlo i rentgenové paprsky, což znamená, že jde o velmi horké místo. Tohle je vlastně typická charakteristika většiny galaxií, u této ale autoři studie zpozorovali, že množství vyzařujícího světla v čase kolísá, svítí méně, pak více a takhle pořád dokola,“ vysvětlil Sawicki.

Střídavé stmívání a rozzařování nejspíš musí způsobovat dva objekty, které periodicky narušují okolní plyny, čímž způsobují kolísání záření. „Že jsou to právě obíhající černé díry autoři věří hlavně proto, že prodleva mezi temnější a svítivější periodou se postupem času zkracuje. Něco takového se dá velmi těžko vysvětlit jinak než přítomností dvou přibližujících se černých děr,“ řekl odborník a dodal, že samy o sobě černé díry ve shluku plynů být vidět ani nemohou, protože jak asi všichni tuší, jsou černé.

Časopis Inverse k tomu dodává, že autoři studie se domnívají, že během tří let, co tým místo pozoruje, se černé díry významně přiblížily, byly od sebe jeden světelný rok, teď je to jeden světelný měsíc.

Odhad času srážky na zmiňované stovce dní začíná. Když ho vědci vypočítávali na základě kombinace dat o optickém i rentgenovém záření, vyšel jim konec rozmezí odhadovaného střetu na 300 dní. Když pracovali jen s optickými daty, končilo rozmezí odhadu až na třech letech.

Rozdíl je podle Sawického dán tím, že perioda kolísání v rentgenovém záření je podstatně kratší než u světelného záření, což svým způsobem nabourává celou teorii. „Pokud by tam byly opravdu jen dva obíhající předměty, tak by člověk čekal, že celý systém bude reagovat stejným způsobem, ale to se neděje,“ uvedl vědec a dodal, že to je další důvod, proč mít o předpovědi studie pochybnosti.

Jak už bylo nicméně zmíněno na začátku článku, studie je nová a ještě nebyla podrobena recenzi nezávislých vědců, kteří budou autory podrobovat kritice a budou chtít i zdůvodnění všech nesrovnalostí.

Pokud se obří černé díry skutečně v daném místě spojí, spolknou podle odborníka z Fyzikálního ústavu AV ČR velké množství hmoty a zároveň naopak uvolní do okolí mnoho energie. „Okolní plyny se zahřejí, dojde tam k nukleárním a chemickým reakcím a my to uvidíme jako velké množství gama a rentgenového záření,“ řekl Sawicki a dodal, že po ochlazení prostředí by měly následovat radiové vlny.

Teoreticky by poté podle časopisu Science mohla být zaznamenána „záplava“ ultralehkých částic zvaných neutrino, po kterých z jižního pólu Země pátrá detektor zvaný ICECUBE (neboli ledová kostka). Kromě toho srážka černých děr jistě vyprodukuje i gravitační vlny, s jejich detekcí by to ale v tomto případě bylo složitější.

„Zařízení detekující gravitační vlny máme na Zemi celkem tři a fungují řekněme posledních pět let. Problém je ale v tom, že ta umí detekovat vlny způsobené srážkou malých černých děr, které díky svým nevelkým rozměrům okolo sebe obíhají rychle a vytvoří vlny s vysokou frekvencí,“ řekl Sawicki s tím, že při srážce velkých černých děr se stane pravý opak a zařízení schopná zachytit gravitační vlny s nízkou frekvencí jsou teprve ve vývoji.

Pro úplnost se patří dodat, že to, co astronomové nyní pozorují, se samozřejmě ve vzdáleném místě neděje právě teď. Kvůli obrovské vzdálenosti nyní ze Země pozorujeme odraz toho, co se na místě dělo před 1,2 miliardami let. Ke kolizi dvou obřích černých děr tak ve skutečnosti nemůže dojít za sto dní, ale může se potvrdit, že k ní došlo o sto dní později od okamžiku, který jsme právě teď schopní pozorovat.

* V posledním odstavci jsme opravili matoucí formulaci o čase a vzdálenosti. Světelný rok je samozřejmě vzdálenost, kterou světlo urazí ve vakuu za 365 dní, nikoliv jednotka času.