Jak víme, že existují černé díry?

Jestli víte o černých dírách
aspoň něco věc, je to asi to, že jakmile se
cokoliv dostane do horizontu událostí, nemůže to už uniknout. Ani světlo. Tím se nabízí otázka:
Když z černé díry nemůže nic uniknout, jak je můžeme pozorovat?
Jak vůbec víme, že existují? Zaprvé, uvězněné jsou jen věci
uvnitř horizontu událostí. Černé díry gravitačně působí
i na věci vně horizontu událostí a pozorování těchto věcí nám napovídá,
že nedaleko černá díra je.

Například mnoho hvězd
obíhá ve dvojicích. Ale jsou i hvězdy obíhající věci,
které nejsou obyčejné hvězdy, ale třeba vysílají
spoustu rentgenového záření. Rentgenové záření často vychází
z prachu a plynů, které se značně zahřejí při formování
velmi hustého, těžkého objektu. Zjištěním hmotnosti a parametrů
oběžných drah hvězd, jejichž partneři takto září, můžeme určit
hmotnost těchto partnerů.

Někteří jsou dost lehcí,
aby to byly neutronové hvězdy, které se do sebe ovšem v případě
překročení určité hmotnosti zhroutí. Podle teoretických výpočtů je tato
hmotnost 2–3× hmotnost Slunce a všechny pozorované objekty
tuto podmínku splňují. Ale je plno hvězd,
jejichž oběžné dráhy prozrazují, že jejich rentgenově zářící partneři
mají 5–10× vyšší hmotnost než Slunce. Jednoduše nevíme,
co jiného než černé díry by mohly být. Někdy ani nepotřebujeme
obíhající hvězdu, k určení hmotnosti objektu
stačí záření a rádiové vlny z horkého materiálu
padajícího dovnitř této "nehvězdy".

Někdy se z nich vyklubou neutronové hvězdy,
v jiných případech jsou na to příliš těžké a můžou to být jen černé díry. Ve středu mnoha galaxií,
včetně té naší, se nacházejí objekty, které vysílají mnoho rentgenového
a infračerveného záření, ale ne moc světla. Víme, že jsou nesmírně těžké kvůli tomu,
jak je okolní hvězdy a prach obíhají.

Jejich oběžné dráhy nám říkají,
že tyto objekty jsou tak malé a těžké, že nemohou být hvězdy, shluky hvězd,
nebo mračna neviditelné hmoty. Můžou to být jen kompaktní,
supertěžké černé díry. Uprostřed naší Mléčné dráhy leží objekt vysílající vlny
a rentgenové a infračervené záření s názvem Sagittarius A*. Protože jej blízké hvězdy
obíhají velmi blízko a rychle, víme, že má hmotnost
4 000 000× vyšší než Slunce.

Několikrát jsme již také
přímo pozorovali gravitační vlny pocházející z kolizí
dvou velkých a hustých objektů. Některé měly rysy vln z kolize
objektů lehkých jako neutronové hvězdy, jiné ale musely pocházet
z objektů moc těžkých na to, aby byly cokoliv jiného než pár
černých děr slučujících se v jednu. V těchto případech vlny
vypadaly přesně tak, jak výpočty kolizí
černých děr předpokládaly.

V mnoha částech vesmíru jsme tak
pomocí jejich gravitace odhalili těžké, husté objekty. Buď nepřímo pozorováním účinku
na blízké hvězdy a akreční disky, nebo přímo
podle jejich gravitačních vln. Mnoho těchto těžkých objektů
je moc tmavých na to, aby to byly hvězdy, moc tmavých a kompaktních na to,
aby to byl shluk hvězd, a moc těžkých na neutronové hvězdy. Existují a chovají se tak,
jak fyzika předpovídá chování černých děr.

A nemůžou být ničím jiným. Jak říkají astronomové:
"Věříme, že černé díry, nebo objekty, které mají
mnoho vlastností černých děr, existují." Takže pokud to vypadá
a chová se to jako černá díra, říkáme tomu černá díra. Za podporu tohoto videa děkujeme
projektu teleskopu Jamese Webba. Teleskop bude schopný pozorovat
ty nejvzdálenější a největší černé díry v pradávných galaxiích a snad pochopíme,
jak černé díry ovlivňují jejich vývoj.

Teleskop také bude objevovat černé díry
podle přitahovaných hvězd, plynů a prachu a pomůže nám porozumět dynamice
jejich energie, včetně výtrysků plazmatu. Překlad: Dr.Don
www.videacesky.cz