pozorování a detekce černých děr

Pozorování pomocí elektromagnetického záření

Jedním z nejběžnějších způsobů, jak černé díry detekujeme, je pozorování záření z okolní hmoty, která do černé díry padá. Tato hmota tvoří tzv. akreční disk, který se při spirálovitém pohybu směrem k horizontu událostí zahřívá na miliony stupňů a začne intenzivně vyzařovat především v rentgenovém oboru. Díky těmto signálům lze zjistit nejen přítomnost černé díry, ale také její hmotnost, rotaci či interakce s okolním prostředím.

Dalším způsobem nepřímého pozorování je sledování pohybu objektů v okolí černé díry. Typickým příkladem je pozorování hvězd v centru naší Galaxie, jejichž pohyb naznačuje přítomnost velmi hmotného a kompaktního objektu – černé díry označované jako Sgr A*. Za tato pozorování byla v roce 2020 udělena Nobelova cena za fyziku.

 Oběžné dráhy nejbližších hvězd kolem galaktického středu

(zdroj obrázku: wikipedia.org)

Detekce pomocí gravitačních vln

Další revoluční metoda pozorování černých děr vznikla v poslední dekádě. Gravitační vlny jsou drobné poruchy časoprostoru, které vznikají například při srážce dvou černých děr. Tyto vlny se šíří vesmírem a mohou být zachyceny na Zemi pomocí velmi citlivých zařízení, tzv. laserových interferometrů.

První přímá detekce gravitačních vln byla provedena v roce 2015 observatoří LIGO. Signál odpovídal splynutí dvou černých děr a potvrdil nejen existenci gravitačních vln, ale i to, že černé díry se skutečně mohou srážet a spojovat. Od té doby vznikly další observatoře, například Virgo v Itálii nebo KAGRA v Japonsku, a připravuje se také vesmírná observatoř LISA, která bude schopna zachytit gravitační vlny s ještě větší přesností.

Detekce gravitačních vln je zcela nový způsob pozorování vesmíru, který je nezávislý na světle. Umožňuje nám studovat objekty, které žádné světlo nevydávají – například černé díry bez akrečních disků nebo skryté srážky černých děr v oblastech, kam se elektromagnetické záření vůbec nedostane.

Data zachycená LIGO při srážce dvou černých děr

(zdroj obrázku: aldebaran.cz)

Vizuální pozorování horizontu událostí

Nejnovější a zároveň nejobdivovanější metodou je přímé vizuální pozorování stínu černé díry, které je možné díky projektu Event Horizon Telescope (EHT). Tento teleskop je ve skutečnosti sítí radioteleskopů po celém světě, které spolupracují jako jeden obří přístroj s rozlišením potřebným k tomu, aby zachytili obrys horizontu událostí.

V roce 2019 zveřejnil EHT první snímek černé díry – konkrétně jejího stínu v galaxii M87. V roce 2022 následoval snímek černé díry Sgr A* ve středu Mléčné dráhy. Oba snímky potvrzují teoretické modely obecné relativity a ukazují, jak může vypadat silně zakřivený časoprostor v bezprostřední blízkosti černé díry.

Tyto výsledky nejsou jen vědeckým milníkem, ale také vizuálně silným důkazem toho, že černé díry skutečně existují, a že je dnes umíme nejen popsat, ale také – alespoň částečně – zobrazit.

Seznam všech teleskopů, který se podílejí na složení EHT

(zdroj obrázku: researchgate.net)