Počítačová simulace pomohla odhalit původ rentgenového záření vysílaného černými dírami

Průlomový objev v oblasti studia černých děr se nedávno podařil vědcům z Helsinské univerzity. Identifikovali totiž zdroj rentgenového záření, které tato záhadná vesmírná tělesa emitují.

K dosažení výsledků, které byly minulý týden publikovány v časopise Nature Communications, využili autoři práce propracované počítačové simulace, v rámci nichž modelovali vybrané interakce v nejbližším okolí černých děr. Na základě těchto výpočtů pak usoudili, že k vyzařování rentgenových paprsků dochází v důsledku turbulentního proudění při pohybu plazmatu vlivem magnetického pole.

Černé díry jsou pro vědce stále velkou neznámou

Pozorování černých děr je i se současnými technologiemi a znalostmi prakticky nemožné. Tato tělesa totiž při svém vzniku vytvoří natolik koncentrované množství hmoty, že jejich vlastní gravitace zadrží dokonce i samotné světlo. Jedinou naději tak pro vědce představují dvojhvězdné soustavy, u nichž je černá díra doprovázena další hvězdou. Tato kosmická symbióza dospěje dříve či později do stavu, kdy veškerá hvězdná hmota skončí v černé díře.  Do té doby lze však pozorovat vliv superhmotného objektu na svého nejbližšího souseda, a to například prostřednictvím tzv. akrečního disku – jasné kruhovité struktury tvořené odsávanou hmotou z hvězdy, která je navíc zdrojem měřitelného rentgenového záření.

Vědci se již celá desetiletí snaží simulovat procesy probíhající ve dvojhvězdných systémech, a dopátrat se tak původu detekovaného záření. Až donedávna přitom vycházeli z předpokladu, že k jeho emisím dochází v důsledku interakce ionizovaného plynu přítomného v blízkosti černé díry s magnetickým polem vesmírného tělesa. Vytvořit simulaci, která by tyto úvahy potvrdila, se však povedlo až nyní. Model vytvořený finskými vědci pak ukázal, že turbulence v okolí černých děr je tak silná, že ovlivňuje dynamiku plazmatu až na úroveň kvant.

Rentgenové záření vzniká srážkou částic s antičásticemi

Klíčem k tvorbě radioaktivního záření je unikátní prostředí vytvářené právě černými dírami. Jde totiž o jedno z mála míst, kde vedle sebe díky vysokým energetickým hladinám existují elektrony i pozitrony, které jsou samy sobě vzájemnými antičásticemi. Když pak dojde – například prostřednictvím již zmíněného turbulentního víření – k jejich srážce, uvolní se část energie ve formě rentgenového záření, které dokáže v měřítku objemu plazmatu vygenerovat dostatečné množství kvantifikovatelné radioaktivity.  Důležitou roli v celém procesu pak kromě elektronů a pozitronů hrají i fotony, které pochází z původní hvězdy, a které pomáhají tvorbě výsledného záření.

Obrázek: Počítačová simulace pomohla odhalit původ rentgenového záření vysílaného černými dírami

Černé díry zůstávají i nadále jedním z nejtajemnějších objektů hvězdné oblohy. Díky nové studii jsme však zase o krok blíže k jejich pochopení. Foto: Unsplash

Zmíněná studie pak také prokázala, že turbulentní plazma tvořící akreční disky může existovat ve dvou podobách – buď je chladné a čiré, nebo horké a zakalené. Rentgenová měření okolí černých děr pak poukazují na rovnováhu mezi tímto měkkým a tvrdým stavem. Simulace tak vědce posunula blíže k pochopení těchto komplexních kosmických systémů, které mohou na jednu stranu představovat potenciální hrozbu pro celou naši sluneční soustavu, na druhou stranu však mohou být jejich jedinečné vlastnosti klíčem k prakticky nekonečnému zdroji energie.

Zdroje: 1, 2, 3

Odebírat
Upozornit na
guest
1 Komentář
nejstarší
nejnovější nejlépe hodnocené
Inline Feedbacks
View all comments
Obrázek: Překlad psího štěkotu a záchodový držák na smartphone? Nejlepší aprílové žertíky ze světa technologií v roce 2025
Překlad psího štěkotu a záchodový držák na smartphone? Nejlepší aprílové žertíky ze světa technologií v roce 2025
Obrázek: Vědci vygenerovali elektřinu díky rotaci Země. 17 mikrovoltů je extrémně málo, i tak může jít o revoluci
Vědci vygenerovali elektřinu díky rotaci Země. 17 mikrovoltů je extrémně málo, i tak může jít o revoluci
Obrázek: Vědci vyvinuli první operační systém pro kvantové sítě
Vědci vyvinuli první operační systém pro kvantové sítě
Obrázek: Displeje ohebné či natahovací? Z mnoha konceptů se do reálu podívá jen hrstka
Displeje ohebné či natahovací? Z mnoha konceptů se do reálu podívá jen hrstka
Obrázek: Další krabičku nepotřebujete: Překladač do kapsy zdarma nahradíte mobilním telefonem
Další krabičku nepotřebujete: Překladač do kapsy zdarma nahradíte mobilním telefonem
Obrázek: Vyzdobte si chaty ve WhatsAppu: Nová funkce udělá vaši komunikaci zábavnější a přehlednější
Vyzdobte si chaty ve WhatsAppu: Nová funkce udělá vaši komunikaci zábavnější a přehlednější
Obrázek: Podvod s investicemi aneb Jak jsem podvodníkům poslal peníze a nechal se dobrovolně okrást
Podvod s investicemi aneb Jak jsem podvodníkům poslal peníze a nechal se dobrovolně okrást
Obrázek: Větrák na topení ušetří za energie a zrychlí vyhřátí místnosti: Lidé objevují nový trik s PC ventilátorem
Větrák na topení ušetří za energie a zrychlí vyhřátí místnosti: Lidé objevují nový trik s PC ventilátorem