Sciencemag.cz
Doporučujeme
Při srážce dvou galaxií způsobují supermasivní černé díry v jejich centrálních oblastech gravitační úder podobný zpětnému rázu brokovnice. Tento impulz může být tak silný, že miliony hvězd srazí na nestandardní dráhy. Alespoň podle výzkumu vedeného vědci z University of Colorado v Boulderu.
Nová studie by mohla přispět k vyřešení desítky let staré záhady týkající se podivně tvarované hvězdokupy v centru galaxie v Andromedě. „Když se vědci poprvé podívali na Andromedu, očekávali, že uvidí supermasivní černou díru obklopenou relativně symetrickým shlukem hvězd,“ uvádí Ann-Marie Madigan z JILA, (společný výzkumný ústavu CU Boulder a Národního institutu pro standardy a technologie NIST). „Místo toho našli obrovský protáhlý útvar.“
Stejně jako naše galaxie má i Andromeda tvar obří spirály. Ale oblast bohatá na hvězdy poblíž středu této spirály nevypadá tak, jak by měla – dráhy těchto hvězd mají podivný oválný tvar, který vědci nazvali excentrický jaderný disk (eccentric nuclear disk).
Autoři nové studie pomocí počítačových simulací sledoval, co se stane, když se srazí dvě supermasivní černé díry – Andromeda pravděpodobně vznikla při podobném splynutí dvou dalších galaxií před miliardami let. Provedené výpočty naznačují, že by síla vzniklá při takovém splynutí mohla ohýbat a přitahovat dráhy hvězd v blízkosti středu galaxie, čímž by vznikl onen charakteristický protáhlý obrazec.
Hlavní autor studie Tatsuya Akiba dodává, že obecně by síly provázející sloučení obřích černých děr při srážce galaxií mohly být hnací silou způsobující rozmanitost galaxií existujících v současném vesmíru – některé z nich se hodně podobají spirálové Mléčné dráze, zatímco jiné vypadají spíše jako fotbalové míče nebo nepravidelné kapky. Svou roli zde roli hraje možná nejen závěrečná fúze, ale i předchozí fáze, kdy se kolem sebe černé díry stále rychleji otáčejí, což už také vyvolává obrovské pulzy gravitačních vln. Nakonec gravitační vlny odnesou hybnost od zbývající černé díry a vyvolají efekt podobný zpětnému rázu zbraně. (Poznámka: Srážka galaxií ovšem může asi vypadat i tak, že se prolnou, „proletí sebou“, a jejich centrální černé díry se nesrazí.)
Autoři studie chtěli zjistit, co by takový zpětný ráz mohl udělat s hvězdami v okruhu 1 parseku od středu galaxie v Andromedě (parsek = 3,26 světelného roku).
Závěr má znít nějak takto: gravitační vlny vzniklé při jistě velmi katastrofické srážce obřích černých děr neovlivní hvězdy v galaxii přímo. Ale zpětný ráz vymrští zbývající supermasivní černou díru zpět vesmírem rychlostí, která může dosáhnout milionů kilometrů za hodinu. Přitom jde o těleso s hmotností milionu nebo miliardy Sluncí.
Při takové rychlosti může černá díra prostě odletět z příslušné galaxie. Pokud ale neunikne, začne ovlivňovat dráhy hvězd kolem sebe tak, že se tyto dráhy budou protahovat. Výsledek výpočtů/simulací vypadá podobně jako tvar v centru Andromedy.
Navíc jde o obecný jev v systémech, kde tělesa obíhají kolem centra, které náhle/prudce změní polohu, odletí. V této souvislosti zmiňují autoři studie třeba i eventuální exoplanety u neutronových hvězd.
Tatsuya Akiba et al, On the Formation of an Eccentric Nuclear Disk following the Gravitational Recoil Kick of a Supermassive Black Hole, The Astrophysical Journal Letters (2021). DOI: 10.3847/2041-8213/ac30d9
Zdroj: University of Colorado at Boulder / Phys.org
Poznámka: ad srážky galaxií. Předpokládá se, že galaxie v Andromedě se v budoucnu srazí i s Mléčnou dráhou.
