Simulace gravitačních vln vyzařovaných při fúzi černých děr. Autor: NASA/Ames Research Center/C. Henze. Licence obrázku public domain.

Černé díry mohou vylétnout z galaxie a toulat se vesmírem

Nové výpočty na superpočítačích ukazují, co se může stát, pokud fúzují černé díry výrazně odlišné velikosti.

V roce 2005 Carlos Lousto z University of Texas (Brownsville) a jeho kolegové s pomocí superpočítačů vyřešili rovnice srážky černých děr. Obdobné numerické řešení předložily nezávisle a cca ve stejné době týmy z NASA a Caltechu. Když byly poprvé experimentálně pozorovány gravitační vlny, výsledky celkem přesně seděly. K této záležitosti byla (snad po vzoru Hawkinga) v roce 2000 uzavřena i speciální sázka, kterou prohrál nositel Nobelovy ceny za fyziku z roku 2018 Kip Thorne. Thorne totiž tvrdil, že numerické řešení je příliš obtížné a dříve se podaří detekce gravitačních vln.
Současná pozorování gravitačních vln z fúzí černých děr pomocí detektoru LIGO jsou ale omezena na černé díry (a neutronové hvězdy) určité velikosti, respektive určitého poměru vůči sobě. C. Lousto a jeho kolegové nyní provedli nové simulace, kdy se hmotnost obou černých děr od sebe výrazně liší – až do poměru 128:1. Výpočty jsou na hranici současných možností, bylo třeba k nim použít superpočítač Frontera v Texas Advanced Computing Center, aktuálně 8. nejrychlejší na světě. Těžko říct, kdy se vše podaří ověřit experimentálně – potřebujeme pokrok v detekční technice (oproti LIGO asi 100krát větší citlivost), ale samozřejmě také to, aby v našem okolí k příslušné události vůbec došlo.
Až dosud se podobný výpočet zkoušel provádět maximálně pro poměr 16:1. Z výsledků jako zajímavost vyplývá, že vzniklá černá díra se může pohybovat obrovskou rychlostí, až 5 000 km/s. To jí může umožnit opustit vlastní galaxii a dále se toulat vesmírem. Jde o řešení pouze jednoho konkrétního uspořádání, černé díry mohou mít různý moment hybnosti (spin), což také ovlivní výsledek srážky i parametry produkovaných gravitačních vln (jejich amplitudy, frekvence apod.).
Předpovědi by mohly sloužit i při návrhu budoucích detektorů gravitačních vln (LISA apod.). Mechanismy slučování černých děr by také mohly pomoci podrobněji chápat, jak mohou narůst do největších zaznamenaných velikostí – ať už jde o černé díry v centrech galaxií, nebo jiné.

Carlos O. Lousto et al, Exploring the Small Mass Ratio Binary Black Hole Merger via Zeno’s Dichotomy Approach, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.191102
Zdroj: University of Texas at Austin/Phys.org

Poznámky PH:
Jedna kniha od Kupa Thorna vyšla i česky: Černé díry a zborcený čas (v češtině 2004).
Určitá analogie: Planety mimo soustavu, černá díra mimo galaxii?
Na druhé straně poletující černé díry nedetekujeme. A asi se tím nemyslí galaktická jádra. Představa, že by galaxii mohla opustit její centrální černá díra, působí dost extrémně…? (Tam bude ovšem poměr hmotností s čímkoliv, co může pohltit, ještě úplně jinde…)

Galaxie si navzájem kradou temnou hmotu

Tu a tam se objeví překvapující zpráva, že galaxie XY podle všeho neobsahuje temnou hmotu, …

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close