Jak ulovit černou díru!


Najít černou díru je neskutečně obtížné. I kdyby nebyla černá a vyzařovala by energii, stále by měla průměr nějakých 35 km. Dokonce kdyby byla jen 10 světelných let od nás, nebylo by možné ji najít ani s nejlepšími teleskopy, které máme.

Karl Jansky strávil posledních 30 let, aby ulovil jednu obrovskou, ležící ve středu naší galaxie, Mléčné dráhy. A jeho objev přepíše všechny naše domněnky, jak vesmír vlastně funguje.

V roce 1931 vědecký pracovník Bellových telefonů, Karl Jansky, testoval nový systém posílání radiových zpráv z Ameriky do Evropy. Trápily ho šumy na pozadí. Po dvou letech pečlivé práce odstranil Jansky většinu rušení. Ale jeden podivný signál nikdy neodstranil. Byl nejhlasitější, kdykoliv anténa směřovala do souhvězdí Střelce. Do samého srdce Mléčné dráhy. Byl to signál, který rozhodně nepatřil žádné z hvězd. Astronomové začali přemýšlet, jestli může přicházet od objektu, který byl předpovězený, ale dosud nikdy nezjištěný, z černé díry. Ale nebyl způsob, jak toto zjistit. Střed naší galaxie je skryt před naším pohledem hustými závoji prachu. A pak po 25 letech, německý astronom Reinhard Genzel, našel způsob, jak prohlédnout mlhou.

Problémem je naše místo v Mléčné dráze. Galaktický střed je přes celou délku v jedné rovině s velkou spirální galaxii, ve které jsme. A všechno to smetí, prach, plyny, jsou mezi námi a galaktickým středem, takže ho nemůžeme vidět ve viditelném spektru. Ale na delších vlnových délkách prach není tak účinný. Infračervené záření, s jeho delší vlnovou délkou, je perfektní k proniknutí přes ten závoj. Ale je velmi obtížné dostat se skrz vodní páry zemské atmosféry. A tak Reinhard Genzel šel na nejvyšší nejsušší místo na Zemi, do pouště Atacama v Chile.

The Centre of the Milky Way*
Snímek centrální části naší Galaxie, Mléčné dráhy, jak vypadá v oblasti blízké infračervenému záření, pořízený soustavou dalekohledů ESO VLT (Very Large Telescope) se systémem NACO (Nasmyth Adaptive Optics Systém). Sledováním pohybů centrálních hvězd za více než 16 let byli astronomové schopni určit hmotnost supermasivní černé díry, která se zde skrývá. Kredit: ESO/S. Gillessen et al.

Počátkem roku 1992, on a jeho tým z Institutu Maxe Plancka, začal s dlouhodobým hledáním toho, co způsobuje podivný hluk v centru Mléčné dráhy. Ve středu Mléčné dráhy opravdu našli velmi husté seskupení hvězd. Samotný střed Mléčné dráhy, okolo kterého se vše otáčí. Pak přišlo první podezření, možná tam něco je. Reinhard měl tušení, že černá díra by mohla hrát roli kolosálního gravitačního centra, protože tucty hvězd kroužily okolo středu. Tak se rozhodl pro dlouhý zátah. Každý rok měl další a další sady fotek, se zaznamenanými pohyby shluků hvězd z centra naší galaxie. Shromáždil početný tým, který mu pomáhal zpracovat nesmírné množství dat. Použil novou techniku, adaptivní optiku, aby získal ostřejší obrázky těchto vzdálených hvězd. Jak šly roky, vynořoval se jasný vzor. Hvězdy se pohybovaly, a to velmi rychle. Toto dosud nespatřil žádný astronom před ním. Tucet, pak 20, pak 30 hvězd, všechny vířily závratnourychlostí okolo středového objektu, který byl zcela temný a neskutečně hustý. Mohl toto být první důkaz existence černých děr?

Pokud ano, je skutečně jedna díra v samém středu naší vlastní galaxie? Co můžeme dělat, když chceme vidět nebo ověřit něco, co vlastně nevidíme? Černá díra je něco, podle definice, odkud světlo nemůže uniknout. Ale máme gravitaci. Máme Slunce v centru, pak máme planety. Vnější planety se pohybují okolo Slunce velmi pomalu. A čím blíže ke Slunci, tím rychleji planety obíhají. Představte se, že zhasnete Slunce. Můžete předpokládat, že je zde centrální objekt, s hmotou Slunce, okolo něho krouží planety. To jsme udělali.

Sledovali jsme hvězdy. Blízko středu, je rádiový zdroj,tušíme, že je mimo černou díru. Naší nejlepší hvězdu pod jménem S2,  jsme sledovali 15 let  a mapovali její oběhy, pohybovala se neskutečně rychle. Při nejbližším přiblížení k centrálnímu tmavému objektu, Reinhard a jeho tým změřil její pohyb na 18 miliónů km za hodinu! Z toho jsme poznali, že je tady jen jedna centrální hmota, na pozici rádiového zdroje, a má hmotu 4 miliónů Sluncí! Není žádné jiné důvěryhodné vysvětlení, z toho, co víme, než že je to černá díra.

Reinhard Genzel vykonal první potvrzený objev černé díry. A navíc jeho tým objevil objekt, který musí během svého života pohltit milióny hvězd. Astronomové jim říkají supermasivní černé díry. Navzdory nesmírnosti tohoto objevu, byl objev jen prvním z mnoha stupňujících se zvláštních a zneklidňujících zjištění. Co se stane s hvězdami, planetami i lidmi, pokud se dostanou příliš blízko této kosmické propasti? Žádný teleskop nikdy neuvidí dovnitř černých děr. K pochopení pokroucené reality, se přestaneme dívat a naučíme se poslouchat. Ukrytý v centru naší galaxie, je objekt, který je zcela neviditelný, ale s váhou čtyř miliónů hvězd.

Astronomové nyní věří, že každá galaxie má ve svém jádru supermasivní černou díru.  Čím jsou? Sci-fi vidí černé díry jako kosmické stroje času nebo portály do paralelních vesmírů. Skuteční vědci zjišťují, že pravda je ještě podivnější než sci-fi.