Srážku supermasivních černých děr zatím lidstvo nemělo šanci pozorovat, vědci dokonce ani nevědí, jestli k ní někdy došlo. Nový výzkum ale naznačuje, že se tato událost možná odehraje během příštích 100 až 300 dní. Řada vědců je ale k predikci skeptická.
Ještě letos se mohou srazit dvě supermasivní černé díry. Vychrlily by světlo i neutrina a rozvlnily samotný prostor
V centru galaxie vzdálené 1,2 miliardy světelných let od Země našli astronomové náznaky, že se tam schyluje ke srážce dvou obřích černých děr s hmotností stovek milionů Sluncí, a to zřejmě už během pouhých tří měsíců.
Tato událost, pokud k ní dojde, bude pro astronomii nesmírně významná, protože nabídne pohled na dlouho předpovídaný, ale nikdy nepozorovaný mechanismus růstu černých děr. Mohla by ale také vyvolat explozi světla v celém elektromagnetickém spektru, stejně jako příval gravitačních vln a částic zvaných neutrina, které by mohly odhalit intimní detaily srážky.
Že by se něco takového mohlo stát, tvrdí článek, který vyšel na konci ledna na webu arXiv – tato studie ale zatím neprošla recenzním řízením, proto se spousta vědců na celém světě pokusila co nejrychleji její předpoklady ověřit a dokázat nebo vyvrátit. Hlavním autorem článku byl Huan Yang z Perimeter Institute v kanadském Waterloo.
- Astronomie vždy pozoruje minulost. Když sleduje Slunce, vidí jeho vzhled před osmi minutami. Když se dívá na Mars, vidí jeho podobu starou 20 minut. Tak dlouho totiž světlu trvá, než na Zemi dorazí.
- Protože je galaxie se dvěma černými dírami vzdálená přes miliardu světelných let, celý proces, který teď sledujeme, se odehrál právě tak dávno v minulosti.
Studie vyvolala kontroverzní reakce. Řada vědců, kteří Yangova data prověřovali, si zdaleka není jistá tím, jestli naznačují to, co podle předpovědi naznačovat mají. „Není jasné, jestli se v té galaxii nachází dvojice černých děr, natožpak dvojice, která se chystá splynout,“ domnívá se Scott Ransom z Národní radioastronomické observatoře, který považuje předložené důkazy za „dost nepřímé“.
Temné srdce galaxií
V srdci většiny galaxií, a možná dokonce úplně všech galaxií, je temnota. Temnota v podobě supermasivní černé díry, kolem níž zbytek galaxie obíhá. Že tam černé díry jsou, na tom se vědci v podstatě shodují, ale netuší zatím, jak je možné, že dosahují takových rozměrů.
Některé z nich nasávají okolní materiál, prudce ho zahřívají a způsobují tím jasnou záři – takzvané aktivní galaktické jádro. Toto proudění hmoty do černé díry ale nestačí k tomu, aby vysvětlilo objem černých děr.
Existuje ještě jedna hypotéza: černé díry by mohly nabírat hmotnost díky slučování – po srážce galaxií se jejich centrální černé díry gravitačně propojí a postupně se k sobě po spirále blíží, až se spojí.
Problém je, že takové dvojice černých děr není vůbec snadné odhalit. Rentgenové teleskopy už sice objevily několik aktivních galaktických jader se dvěma jasnými oddělenými centrálními zdroji. Jenže tyto předpokládané černé díry jsou od sebe vzdálené stovky světelných let, takže by se srazily za stovky milionů až miliardy roků. Astronomové předpokládají, že když se k sobě černé díry přiblíží příliš, nejsou naše přístroje schopné je od sebe odlišit.
Některá aktivní galaktická jádra pravidelně pohasínají a zjasňují se, což by podle astronomů mohlo naznačovat, že se v nich ukrývají dvojice černých děr, které obíhají kolem sebe a pravidelně rozrušují a zahřívají okolní materiál. Některé z těchto pravidelných výkyvů ale slábnou, což zase hypotézu o dvou černých dírách zpochybňuje.
Podezřelá dvojčata
Čínští astronomové na podezřelá data narazili při analýze dat z kalifornského teleskopu Zwicky Transient Facility. Všimli si, že jedno aktivní galaktické jádro s označením SDSSJ1430+2303 se chová podivně. Ukázalo se totiž, že změny v délce cyklu se zkracují, a to dost rychle: z jednoho roku na jeden měsíc během pouhých tří let. Jedná se o „první oficiální zprávu o periodách rozpadu, které se v průběhu času zkracovaly,“ oznámila Čínská národní astronomická observatoř.
Že to není omyl přístroje nebo nějaký špatný výklad, už mezitím potvrdily další údaje, tentokrát z orbitální observatoře Neil Gehls Swift americké NASA. Pokud bude tento klesající trend pokračovat, černé díry se podle studie k sobě blíží na podobnou vzdálenost, jaká od sebe dělí Slunce a Pluto. A pak se, během asi příštích 100 až 300 dní spojí.
Pokud ke sloučení dojde, pozorovatelé se mohou dočkat zajímavé podívané. „Mělo by dojít k obrovskému výbuchu v celém elektromagnetickém spektru, od gama záření až po rádio,“ popisují autoři studie.
Někteří astronomové podle Science také očekávají záplavu neutrin, které by mohl zachytit detektor IceCube na jižním pólu. Ani jedno však není jisté – někteří vědci předpovídají spíše jakési zašumění než plnohodnotný výbuch. „Opravdu nevíme, co můžeme očekávat,“ konstatuje Scott Ransom z National Radio Astronomy Observatory.
Jediným jistým signálem jsou gravitační vlny, ale ty by pozemské přístroje nezachytily vůbec – nejsou nastavené na frekvence, kde by se tato událost odehrála. Srážka by po sobě ale mohla zanechat otisk v samotném časoprostoru, a to v jevu, kterému se říká paměť gravitačních vln. Ten by bylo možné detekovat po mnoho let sledováním pulzů rotujících hvězdných pozůstatků známých jako pulsary. „Je to sice velmi ošemetný signál,“ říká Ransom, „ale byl by to definitivní, naprostý důkaz“ o slučování supermasivních černých děr.
Možná se nestane nic
Ransom i další astronomové se sice těší, ale současně jsou připraveni na zklamání. Vědci totiž sledovali jen několik cyklů změn těchto černých děr, což je málo na spolehlivou předpověď.
Navíc některé chování tohoto dua nedává moc smysl. Pozorování v následujících měsících by měla ukázat, jestli se cyklus nadále zkracuje. Vědcům v bádání až doposud bránily vnější problémy – v srpnu 2021 musel tým pozorování přerušit, když se vzdálená galaxie díky oběžné dráze Země dostala příliš blízko ke Slunci, aby ji dalekohledy mohly bezpečně pozorovat. Observovat začali opět v listopadu, ale od té doby zase oba přístroje, které černé díry sledují, trápí technické problémy.