Představte si, že máte obrovský vesmírný vysavač, který neustále něco polyká. Ale místo aby jen hltal, občas něco i vyplivne. A to je přesně to, co nyní astronomové objevili u jedné černé díry. Není to jen náhodné chování, ale spíše promyšlená strategie, která může změnit to, jak chápeme evoluci celých galaxií. Zjistěte, proč je toto zjištění tak zásadní právě teď.
Svárlivá černá díra: Nikdy ne obojí
Vědci strávili tři roky pozorováním fascinujícího objektu 4U 1630−472. Tato černá díra, asi desetkrát hmotnější než naše Slunce, neustále stahuje materiál ze své hvězdy společníka. Ale tady přichází to překvapení: nikdy nevypouští narazité energetické výtrysky oběma způsoby zároveň. Vždy je to buď jeden, nebo druhý.
Dva způsoby, jedna energie
Zjistili jsme, že když černá díra chrlí svou energii ve formě proudů plazmatu, s X-ray větrem je konec. A naopak, když se vzchopí vítr, trysky se vypaří. Tohle pozorování nám napovědělo, že jde o jakousi energetickou rovnováhu.
Tento objev pochází z detailního monitoringu pomocí rentgenového teleskopu NICER a radiové antény MeerKAT. Astronomové sledovali systém během několika výtrysků a neustále viděli to samé: černá díra využívá buď trysky, nebo vítr, ale nikdy obojí naráz.
Stěžejní role v galaktickém vývoji
Dalekosáhlé důsledky tohoto objevu jsou obrovské. Černé díry nejen pohlcují hmotu, ale také zásadně ovlivňují růst galaxií tím, že regulují, jak se materiál vypuzuje z jejich nitra. Jelikož oba typy výtrysků pomáhají přesouvat plyn a prach, což jsou stavební kameny hvězd, tohle chování může přímo určovat míru tvorby hvězd a tím i dlouhodobý vývoj galaxií.
Magnetická pole hrají klíčovou roli
Výzkumný tým se zaměřil na černou díru 4U 1630−472, která přitahuje materiál ze své průvodcovské hvězdy do zářícího disku. Intenzivní gravitační síly ohřívají plyn na plazmu. Ale místo aby černá díra tuto hmotu pasivně spotřebovávala, střídavě reaguje:
- Výtryskem relativistických trysek
- Silným větrem s vysokou ionizací
„Vidíme to, co by se dalo popsat jako energetický souboj uvnitř akrečního proudu černé díry,“ vysvětluje Jiachen Jiang z University of Warwick. Pozorování ukázala, že pokaždé, když se v datech objevil X-ray vítr, radiový trysek ubývalo, a naopak.
Příklad souboje
V jednom případě NICER zaznamenal X-ray vítr cestující rychlostí zhruba 300 kilometrů za sekundu. Současná data z MeerKAT, pořízená během dvou dnů, neukázala žádný detekovatelný radiový trysk. Na druhé straně, při téměř stejné X-ray zářivosti, černá díra vyprodukovala radiový trysk s hodnotou 1,90 mJy, bez jakýchkoli známek X-ray větrů.
Tyto vzory naznačují, že nejde o náhodu, ale o řízený mechanismus přepínání.
Stejná energie, jiné formy úniku
Navzdory drastickým změnám ve výstupním typu pozorovali badatelé, že celkové množství vypuzované hmoty a energie zůstalo konzistentní. To naznačuje, že černé díry udržují stabilní výstup, jen mění formu své emise v závislosti na vnitřních podmínkách, zejména na konfiguraci magnetických polí v akrečním disku.
„Když černá díra vystřelí vysokorychlostní trysk plazmatu, X-ray vítr ustává, a když se znovu objeví vítr, trysk zmizí,“ říká Jiang. Tento mechanismus naznačuje, že trysky a větry soutěží o stejnou zásobu dopadající hmoty. Jedním z vysvětlení je, že silná magnetická pole směřují hmotu do trysek, zatímco slabší nebo více zamotaná pole umožňují dominanci větrů.
Vliv na galaktické ekosystémy
Co dělá tento objev víc než jen kuriozitou, je jeho širší dopad na evoluci galaxií. Výstupy z černých děr (ať už ve formě trysek nebo větrů) vrací energii do svého okolí a ovlivňují, jak se plyn a prach rozprostírají po galaxiích. To zase ovlivňuje, kde a kdy se mohou tvořit hvězdy.
Podle výzkumu se tento „houpací“ vzorec v 4U 1630−472 objevuje nezávisle na rychlosti akrece, což naznačuje, že černé díry mohou samy regulovat svůj zpětný vliv na vesmír. Zatímco trysky pronikají mezihvězdným materiálem téměř rychlostí světla, větry rozptylují plyn postupněji a mění podmínky pro tvorbu hvězd odlišně.
Zuobin Zhang z University of Oxford, spoluautor studie, zdůraznil, že data „zdůrazňují komplexní souhru a soutěžení mezi různými formami výstupů z černých děr.“ Pochopení této souhry je klíčem k pochopení toho, jak černé díry hvězdné velikosti jako ty v rentgenovýchbinárních systémech formují své mateřské galaxie v průběhu času. Toto seberegulační chování nyní zapadá do rostoucího souboru důkazů, že černé díry nejsou jen spotřebitelé hmoty, ale také aktivní účastníci struktury a vývoje vesmíru.
Myslíte si, že toto chování je běžné u všech černých děr, nebo je to unikátní případ?