Pohyb hvězd v blízkosti centrální černé díry naší galaxie je předpovídatelný pouze na několik stovek let

14. 09. 2023

Mléčná dráha Černé díry Hvězdy Sagittarius A*

Oběžné dráhy hvězd, které se nachází v těsné blízkosti supermasivní černé díry v jádru naší galaxie, jsou natolik chaotické, že nelze s jistotou předpovědět jejich pohyb. Vědci jsou schopní jejich pohyb předvídat jen asi 400 let do budoucnosti a nejsou schopni říct, kde se budou nacházet.

Hvězdy ve středu Mléčné dráhy

Image credit: ESO/GRAVITY collaboration

V jádrech galaxií se nacházejí supermasivní černé díry a jinak tomu není ani u Mléčné dráhy. V jejím středu leží objekt označovaný Sagittarius A*, který má podle odhadů hmotnost 4 milionů Sluncí. Samotná černá díra není už z principu pozorovatelná, kolem ní však rotuje vysokou rychlostí množství materiálu v akrečním disku, který produkuje intenzivní záření v různých částech elektromagnetického spektra. O něco dál obíhají černou díru masivní hvězdy a oblaka plynů a prachu, z jejichž pohybu lze zjistit další informace o objektu ve středu galaxie.

Střed Mléčné dráhy je bohužel pozorovatelný pouze z jižní polokoule Země, od nás lze vidět pouze vnější část disku naší galaxie. I proto vznikají právě na jižní polokouli obří observatoře, které na střed naší galaxie dobře vidí.

Kolem supermasivní černé díry Sagittaruis A* bylo identifikováno několik desítek hvězd. V novém výzkumu vědci pracovali s 27 hvězdami, jejichž oběžné dráhy simulovali v počítačovém modelu. Ten zahrnoval kromě interakce s černou dírou také vzájemné ovlivňování hvězd.

Simulace ukázaly, že ačkoliv hvězdy zůstávají pevně ve svárech gravitace černé díry, jejich vzájemná interakce do systému přivádí příliš nejistot. Výsledkem je nárůst chaosu v jejich pohybu a s postupem času stále větší nemožnost určit jejich polohu.

Například u sluneční soustavy jsou vědci schopni předvídat pohyb planet na miliony let do budoucnosti. U hvězd v jádru galaxie už po 462 letech nelze aktuálním modelem s jistotou určit jejich oběžné dráhy.

I tak nový výzkum představuje posun. V roce 2018 vědci dokázali predikovat pohyb tří imaginárních hvězd kolem černé díry v jádru Mléčné dráhy. Nyní toto číslo narostlo na 27. S novými postupy a rostoucí výpočetní kapacitou lze předvídat postupné zpřesňování této predikce.

	Sagittarius A*	25635 ly

Černé díry, kategorie

Černé díry jsou masivní kompaktní objekty s tak silnou gravitací, že z nich nedokáže uniknout ani světlo. To ale neznamená, že jsou všechny stejné. Vědci rozlišují tři (až pět) základních kategorií černých děr, které se od sebe liší svou hmotností i vznikem:

  
Černé díry hvězdné velikosti (kolapsary) - mají hmotnost jednotek až desítek Sluncí a vznikají při kolapsu masivní hvězdy. Proces, při kterém vzniká černá díra hvězdné velikosti, se označuje jako hypernova a je doprovázena zábleskem gama záření.
  
Černé díry střední velikosti - dosahují hmotnosti mezi 100 a miliónem slunečních hmotností. Zřejmě nevznikají přímo z hvězd, ale spojením menších černých děr. Tato třída černých děr byla po dlouhou dobu pouze teoretická, protože se astronomům nepodařilo najít žádný konkrétní objekt, který by do této kategorie zapadal. První známou černou dírou střední velikosti se nakonec stal objekt objevený pomocí gravitačních vln (signál GW190521)
  
Supermasivní černé díry - nachází se v jádrech galaxií a mají miliony až miliardy hmotností Slunce. V jádru naš vlastní galaxie dřímá supermasivní černá díra Sagittarius A* s hmotností kolem 4 milionů Sluncí.
  
Ultramasivní černé díry (superobří černé díry) - další uvažovanou kategorií jsou ultramasivní černé díry, které mohou mít hmotnost 10 až 100 miliard Sluncí.
  
Neuvěřitelně velké černé díry (Stupendously LArge Black holeS, SLABS) - Nedávno přišli vědci s pátou kategorií černých děr, jejichž hmotnost přesahuje 100 miliard Sluncí.