Aktuální číslo:

2018/7

Téma měsíce:

Co kdyby…

Hvězdné nebe nad horizontem událostí černých děr

 |  3. 12. 2015
 |  Vesmír 94, 680, 2015/12

Einsteinova obecná relativita se letos dožila sta let. Jednou z jejích nejzásadnějších implikací je možnost existence černých děr, exotických oblastí prostoročasu, které jsou díky svému extrémně silnému gravitačnímu poli vybaveny horizontem událostí, uzavírajícím jejich nitro před všemi fyzikálními pozorovateli ve zbytku vesmíru. Současná relativistická astrofyzika předpovídá černé díry jako nevyhnutelný finální výsledek gravitačního kolapsu velmi hmotných hvězd i celých galaktických jader. Další z klíčových předpovědí teorie relativity je ohyb světelných paprsků v gravitačním poli, které je Einsteinem interpretováno jako zakřivení prostoročasu. Velmi krotký ohyb světla hvězd v slabém gravitačním poli Slunce byl při úplném slunečním zatmění v roce 1919 prvním observačním testem Einsteinovy teorie. Současné pokročilé astronomické technologie umožňují pozorovat ohyb světla vzdálenými galaxiemi hrajícími roli gravitačních čoček, díky kterým můžeme nahlížet do jinak nedostupných propastí velmi hlubokého vesmíru.

Einsteinovu obecnou relativitu máme dnes velmi dobře otestovánu v režimu slabého pole, kdy převážně popisuje pouze odchylky od předpovědí newtonovské mechaniky. Kruciálním testem správnosti Einsteinova modelu zakřiveného prostoročasu může být ale pouze popis a předpovědi dějů, které se odehrávají v nejsilnějších gravitačních polích černých děr i neutronových hvězd a nacházejí se zcela mimo dosah Newtonovy teorie. Horizonty událostí černých děr, které pohlcují veškeré dopadající záření, nemůžeme z principu věci samé přímo pozorovat. Nicméně s pravděpodobností hraničící s jistotou jsou bouřlivé fyzikální procesy v blízkosti černých děr považovány za zdroj energie enormního záření kvazarů, aktivních galaktických jader i jejich miniatur, silně rentgenově zářících binárních hvězdných systémů, nazývaných mikrokvazary. Hmota proudící do hvězdných i supermasivních černých děr z jejich okolí vytváří kolem nich intenzivně zářící horké akreční diskové nebo toroidální struktury. Analýza časové proměnnosti a spektrálního složení jimi emitovaného záření je jedním z mála dostupných pozorovacích oken, kterými lze nahlédnout do prostředí skutečně silné gravitace. Plně relativistický popis šíření světla i ostatního elektromagnetického záření je proto nezbytný pro testy obecné relativity a také pro určování parametrů černých děr pomocí interpretace observačních dat. Počítačové simulace vzhledu horkých akrečních struktur v okolí černých děr ukazují, že ohyb světla v silném gravitačním poli radikálně mění vlastnosti optického zobrazování, které se lidským bytostem zdají zcela samozřejmé a nejspíše hluboce souvisí se základy naší intuice a představivosti. Zakřivený prostoročas v blízkosti horizontu událostí funguje jako extrémní gravitační čočka s překvapivými a neintuitivními vlastnostmi (obr. 1).

Pro modelování velmi rychlé, až milisekundové proměnnosti rentgenového záření binárních hvězdných systémů s černou dírou nebo neutronovou hvězdou, které je zachycováno družicovými rentgenovými observatořemi, jsme ve Výzkumném centru počítačové fyziky a zpracování observačních dat Slezské univerzity v Opavě vyvinuli softwarový simulátor relativistické optiky LSDCode+. Softwarový balík LSDCode+ sehrál i poměrně významnou úlohu při přípravě vědecké náplně mezinárodního projektu observační kosmické mise LOFT, zaměřené na výzkum silné gravitace. [1] Díky flexibilní architektuře lze však LSDCode+ snadno nakonfigurovat také pro řešení inverzní úlohy, kdy se virtuální pozorovatel nacházející se v blízkosti černoděrového horizontu dívá

Nyní vidíte 22 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Astronomie a kosmologie

O autorech

Pavel Bakala

Kateřina Goluchová

Doporučujeme

Peníze z chemie, peníze pro chemii

Peníze z chemie, peníze pro chemii

Ondřej Vrtiška  |  16. 7. 2018
Manželé Hana a Dalimil Dvořákovi se seznámili v laboratoři. A nebylo to naposledy, co zaujetí pro organickou chemii ovlivnilo jejich životy i mimo...
Co když se probudí sopky pod antarktickým ledem?

Co když se probudí sopky pod antarktickým ledem?

John Smellie  |  16. 7. 2018
Antarktida je rozlehlá pustina pokrytá největším ledovým příkrovem světa, který obsahuje asi 90 % globálních zásob sladké vody. Funguje jako obří...
Ztracený potápník

Ztracený potápník uzamčeno

Josef Lhotský  |  16. 7. 2018
„Konference jsou od toho, abys tam navazoval styky a chlastal,“ řekl mi kdysi… — Povídka proplétající osudy tří velkých postav biologie.

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné