domino@netax.sk red. Marta Šimečková Psáno pro slovenský týdeník DOMINO. 17. 1.1999 ================================================================ Supermasivní černá díra uprostřed Galaxie Teprve ve třicátých letech našeho století zjistili astronomové, že naše sluneční soustava leží ve vnější části velké hvězdné soustavy, kterou nazýváme Galaxie. Její hlavní součást - Mléčnou dráhu - můžeme na obloze vidět očima, zejména v letních měsících. Pozorujeme ji jako stříbřitý nepravidelný pás, který se táhne napříč oblohou a je nejjasnější nad jižním obzorem v souhvězdí Střelce. Již Galileo zjistil svým jednoduchým dalekohledem, že tato stříbřitá mlha je slité světlo vzdálených slabých hvězd, ale nikoho tehdy nenapadlo, že do této soustavy patří i všechny ostatní hvězdy, které na obloze vidíme, a dokonce i my sami. Současná představa o Galaxii praví, že jde o obří hvězdné uskupení, skládající se z nějakých 200 miliard hvězd, které převážně vyplňují velmi plochý pomyslný disk o průměru asi 100 tisíc světelných let a největší tloušťce sotva 3 tisíce světelných let. V této hlavní rovině Galaxie bychom mohli při dálkovém pohledu "shora" či "zespodu" vidět několik spirálních ramen, která vycházejí ze středu Galaxie, což je právě ona jasná oblast v souhvězdí Střelce. Celá soustava hvězd se kolem onoho středu otáčí, což znamená, že jednotlivé hvězdy v plochém disku obíhají kolem centra zhruba po kruhových drahách. Naše Slunce a my s ním se nacházíme ve vzdálenosti 24 tisíce světelných let od onoho centra a jeden oběh kolem středu Mléčné dráhy nám trvá při rychlosti Slunce bezmála 200 km/s zhruba 200 milionů let - to je tedy jakýsi galaktický rok. Celá Galaxie má však ještě komplikovanější stavbu, neboť po jejím obvodu se nacházejí v kulové slupce početné tzv. kulové hvězdokupy, z nichž každá obsahuje asi milion mimořádně starých hvězd, nejméně dvakrát starších než Slunce. (Slunce je staré "jen" 4,6 miliardy roků.) To patrně souvisí se způsobem, jak Galaxie vznikla - smrštěním a zahuštěním velmi řídkého plynoprachového mezihvězdného mračna, případně srážkou a splynutím mnoha takových mračen, před nějakými 12 miliardami let. Když se trochu podivíme, proč tak jednoduchou stavbu Galaxie odhalovali astronomové tak zdlouhavě, zjistíme, že to bylo vinou temné pohlcující látky (prachu a chladného plynu) v prostoru mezi hvězdami. Tento stavební materiál pro příští pokolení hvězd je totiž převážně soustředěn v hlavní rovině galaktického disku a právě v této rovině leží i naše Slunce. To nám neobyčejně ztěžuje výhled zejména ke středu Mléčné dráhy, kde je koncentrace mezihvězdné látky nejvyšší a světlo běžných hvězd je v tom směru zeslabeno třeba i milionkrát proti situaci s dokonale průhledným prostředím. Jde přitom o velmi jemně rozptýlenou látku ne nepodobnou cigaretovému kouři, takže její průzračnost silně závisí na vlnové délce světelného záření. Ve shodě s fyzikálními zákony takový materiál nejvíce pohlcuje světlo v ultrafialovém a viditelném pásmu spektra, ale směrem k delším vlnovým délkám infračerveného záření se situace zřetelně zlepšuje. Tak se díky prvním infračerveným snímkům souhvězdí Střelce podařilo r. 1968 skupině kalifornských astronomů, pracujících u tehdy největšího dalekohledu světa (5-m reflektor na Mt. Palomaru) odhalit, že uprostřed Galaxie se nachází rozměry nevelký hustý oblak, o němž si astronomové zprvu mysleli, že jde o velmi kompaktní hvězdokupu, obsahující možná milion hvězd v nepatrném objemu řekněme 10 světelných let (běžné kulové hvězdokupy mají totiž v průměru řádově 100 světelných let). O něco později však byl na témže místě rozpoznán obřími radioteleskopy útvar s rozměry podstatně menšími, řádu 1 světelného roku. Mezitím pokročilo studium cizích hvězdných soustav - galaxií, kde při vhodném natočení vidíme jejich jádra mnohem lépe, neboť nejsou zakryta mezihvězdnou látkou ani naší ani oné cizí galaxie. V několika případech tak astronomové v posledních pěti letech zejména pomocí výtečného Hubblova kosmického teleskopu prokázali, že těsně kolem jádra cizí galaxie obíhají hvězdy takové galaxie kolem centra neobyčejně rychle, mnohem rychleji než Slunce v Galaxii naší. To lze objasnit jedině tak, že v centru těchto cizích galaxií je soustředěno v mimořádně malém objemu velké množství hmoty - třeba až miliardkrát více než kolik činí hmotnost Slunce. Tak se zrodil pojem supermasivních černých děr, které ve shodě s teorií relativity mají při těchto hmotnostech poloměr pouze 3 miliardy km, což je zhruba vzdálenost planety Uran od Slunce. Tato pozorování zpětně zvýšila zájem o tajemný objekt v jádru naší Galaxie a čas od času se objevily názory, že i zde se nachází mimořádně hmotná černá díra, byť ne tak velká jako ve zmíněných cizích galaxiích. O rozřešení záhady se nyní postarala skupina čtyř astronomů z Kalifornské univerzity v Los Angeles pod vedením dnes 33tileté Andrey Ghezové. Využili k tomu dnes největšího dalekohledu světa, 10-m Keckova teleskopu na Havajských ostrovech a citlivé infračervené kamery. Od r. 1995 do loňského léta pořídili tisíce zcela kratičkých 0,13 s expozicí centra Galaxie, čímž prakticky vyloučili rušivý vliv zemské atmosféry, jež normálně rozmaže světlo bodových hvězd na malé navzájem se překrývající kotoučky. Dr. Ghezová přirovnala tuto techniku k fotografování jezerního dna přes vlnící se hladinu víceméně průzračné vody. Při dostatečně krátkých expozicích můžeme na snímcích nalézt podrobnosti, které by se při jediné dlouhé expozici rozmazaly či deformovaly k nepoznání. Při snímkování hvězd ovšem jedna krátká expozice nestačí, neboť světla od vzdáleného jádra Galaxie je tak málo, že bychom viděli jen tmavou neexponovanou plošku. Proto se pak dodatečně ony krátké expozice musí navzájem složit v počítači v jeden pořádně proexponovaný snímek, aniž by se však ztratila ostrost, jíž krátké expozice vynikají. Tímto důmyslným postupem se zlepšila rozlišovací schopnost Keckova skleněného obra dvacetkrát a fakticky tak dokonce překonala rozlišovací schopnost Hubblova kosmického teleskopu, kterému zemská atmosféra přirozeně vůbec nepřekáží. Během tří let pozorování se tak A. Ghezové a jejím spolupracovníkům podařilo změřit pohyby 90 hvězd v bezprostředním okolí jádra do vzdálenosti pouhých 0,03 světelného roku od centra a s rozlišením poloh na 0,006 světelného roku. To odpovídá v příslušném měřítku schopnosti rozlišit při pozorování z Prahy dvě mouchy, sedící na římse newyorkského mrakodrapu ve vzdálenosti 3 metry od sebe. Měření prokázala, že hvězdy obíhají kolem centra opravdu závratnou rychlostí až 1400 km/s, což zřetelně poukazuje na přítomnost neviditelné černé díry v jádře Mléčné dráhy. Její hmotnost vychází na 2,6-milionnásobek hmotnosti Slunce, což je při poloměru téměř 8 milionů km zaručeně nejhmotnější a největší černá díra v Galaxii. Astronomové totiž až dosud odhalili v celé Mléčné dráze stěží tucet černých děr s nejvyšší hmotností pouze 15-násobku hmotnosti Slunce a poloměry sotva 50 km. Obří černá díra v jádře Galaxie patrně vznikla již v době, kdy se utvářela Mléčná dráha, ale od té doby poněkud "přibrala na váze", neboť dříve či později na ni spadly mnohé hvězdy z jejího bezprostředního okolí, které černá díra doslova vsála do svého gravitačního jícnu, z něhož není úniku. Není vyloučeno, že jeden takový případ pozorovali kalifornští astronomové, jelikož jedna z hvězd, viditelná na snímcích z r. 1995, už není patrná na snímcích z loňského roku. Objev dr. Ghezové aj. skýtá velké možnosti pozorovat další vývoj supermasivní černé díry z poměrné blízkosti, ale současně i z bezpečné vzdálenosti - při zmíněných 24 tisících světelných let nehrozí ani našim potomkům žádné nebezpečí, že by nás tato černá díra jednou slupla. Jiří Grygar =============================================================== RNDr. Jiří Grygar Rodné číslo: 360317/951 Na Slovance 2 Účet: Investiční a poštovní banka 182 21 Praha 8 Praha ČR Č. účtu: 7355197 Kód banky: 5100 Var. symbol: 444