Černé díry se živí dvojhvězdami

Černá díra je natolik hmotný a hustý objekt, že z něj nic, dokonce ani světlo, nemůže uniknout pryč. Nemůžeme je sice pozorovat přímo, ale existuje řada projevů, kterými se černá díra prozradí. Například látka, která padá dovnitř, může intenzivně zářit. Dosud byly pozorovány dva typy děr. Takzvané hvězdné černé díry jsou závěrečným stádiem života velmi hmotných hvězd. Vznikají, pokud zkolabuje hvězda, která je alespoň 10-15x hmotnější než Slunce. Mimo to byly v centrech galaxií, včetně té naší, pozorovány černé díry o hmotnostech zhruba milionkrát větších než Slunce. Jejich původ je zatím nejistý. Astrofyzici z univerzity v Utahu a hvězdárny v Cambridgi přichází s možným vysvětlením, jak galaktické černé díry přibývají na váze.

Jak roste černá díra
Pokud černá díra pohlcuje látku z okolí, její hmotnost se zvětšuje a černá díra roste. Uvnitř může skončit vše, co se dostalo příliš blízko. Kdyby měl být hlavní složkou potravy obřích černých děr jen mezihvězdný plyn, musel by do nich téci ve velkém. Přesto není jisté, zda by to stačilo. Navíc v okolí některých velkých černých děr ani plynný disk nepozorujeme. Proto se hledalo i další vysvětlení. A tak přišlo na dvojhvězdy.

Látka padající do černé díry září|foto: NASA

Proč zrovna dvojhvězdy?
Více než polovinu hvězd ve vesmíru tvoří dvojhvězdy. Dvojhvězda se skládá z dvojice hvězd, které obíhají kolem společného těžiště. Je to tedy větší a hmotnější objekt než osamocená hvězda. Dvojhvězda je pro černou díru také snadnější kořistí. Není totiž nutné, aby se přiblížila k díře tolik, jako samotná hvězda. Statisticky na jednu osamělou hvězdu, na níž si galaktický Otesánek pochutná, připadne více než sto dvojhvězd.

Ve spárech černé díry
Když se k černé díře zatoulá dvojhvězda, dojde k rozdělení obou složek. Jedna z hvězd se urychlí, zatímco druhá je zachycena. První hvězda vysokou rychlostí uletí z okolí černé díry. Její rychlost může být dokonce dost velká, aby opustila celou galaxii, a pozorujeme ji jako takzvanou hyperrychlou hvězdu. Zachycené polovičky dvojhvězd si černá díra kupí ve svém okolí. Hvězdy v tomto shluku kolem černé díry se navzájem ovlivňují a je-li jich mnoho, naženou jednu z nich ještě blíže k díře. Takovou hvězdu černá díra rozcupuje na kousky a úplně pohltí. Může za to rozdíl mezi velikostmi přitažlivé síly, protože na části natočené směrem k díře bude přitažlivá síla mnohem větší, než na odvrácené straně hvězdy. Stejným principem způsobuje Měsíc na Zemi příliv a odliv. V blízkosti černé díry je tento rozdíl pro hvězdu doslova zničující.

Hyperrychlé hvězdy napovídají
První hyperrychlou hvězdu se podařilo objevit v roce 2005. Do dnešního dne jich známe asi 20. Zatím jsme ale prohledali jen 25 % oblohy. Myšlenka, že k růstu černých děr by mohly přispívat právě dvojhvězdy, se objevila jako důsledek dřívější práce stejného týmu vědců, která zkoumala právě původ hyperrychlých hvězd. V nejnovějším článku porovnali množství pozorovaných hyperrychlých hvězd, které opouštějí naši Galaxii a s množstvím hvězd, které obíhají v těsné blízkosti černé díry ve středu Galaxie. Zjistili, že čísla odpovídají tomu, že hvězdy mají společný původ. Navíc sledovali v blízkých galaxiích případy hvězd, které černá díra pohltila úplně, a i počet těchto případů vyhovuje jejich očekávání. Dále provedli výpočet, v němž ukázali, jak se hmotnost černé díry ve středu naší Galaxie mohla v průběhu minulých 5-10 miliard let zdvojnásobit, či dokonce zčtyřnásobit. Černé díry mohou tímto způsobem efektivně růst do úctyhodných rozměrů. Na základě těchto výsledků autoři článku věří, že převládající menu na jídelníčku černých děr jsou právě dvojhvězdy.

Černá díra oddělí složky dvojhvězdy od sebe|foto: Ben Bromley University of Utah

Testy správnosti
Jako každá teorie, i tato čeká na další pozorování, která by ji potvrdila. Vědci plánují provést průzkum zbylé části oblohy, zejména na jižní polokouli, a také tam nalézt hyperrychlé hvězdy. Celkový počet dvojhvězd, do jejichž osudu zasáhne černá díra, se dá pouze důmyslně odhadovat, protože z hyperrychlých hvězd a hvězd zachycených kolem černé díry vidíme jen ty nejjasnější. V tom by mohly v budoucnu vědcům pomoci výkonnější dalekohledy. Celkovou správnost teorie tedy prověří čas. Zatím to ale vypadá slibně.