Podle nové studie by rozpínání vesmíru mohlo přímo ovlivňovat růst černých děr

15. 11. 2021

Černé díry Vesmír

Některé černé díry pozorované prostřednictvím gravitačních vln jsou podle vědců nečekaně masivní. Podle nově publikované studie by to mohlo být způsobeno tím, že černé díry rostou společně s rozpínáním vesmíru. Tento efekt autoři označují jako kosmologické spojení (cosmological coupling) a svou hypotézu podpořili počítačovými simulacemi. Pro její skutečné potvrzení ale bude zřejmě třeba nových, citlivějších detektorů gravitačních vln.

Černá díra v galaxii M87, počítačový model

Tento obrázek byl vytvořen v roce 2012 za pomoci počítačového modelu. Je na něm vidět efekt způsobený obrovskou gravitací supermasivní černé díry v galaxii M87. Žlutou až oranžovou barvou je znázorněn proud materiálu, který v těsné blízkosti černé díry obíhá.

Image credit:

Gravitační vlny jsou nerovnosti v časoprostoru způsobené interakcí extrémně hmotných těles jako jsou neutronové hvězdy nebo černé díry. Při srážce těchto objektů dochází k deformaci časoprostoru, která se šíří vesmírem a je detekovatelná extrémně citlivými přístroji na Zemi. Díky tomuto efektu mohou vědci zkoumat vzdálené černé díry i bez detekce elektromagnetické radiace (světlo, rádiové vlny, rentgen,...).

  
První detekce gravitačních vln: 14. září 2015 (publikováno v únoru 2016)
  
Počet detekcí: 90 potvrzených do listopadu 2021 (a k tomu desítky dalších detekcí s menší mírou jistoty)
  
Detektory: LIGO, VIRGO, KAGRA

Vědci původně očekávali, že detekované gravitační vlny budou pocházet z kolizí, ve kterých vznikají černé díry s hmotností kolem 40násobku Slunce. První detekce ale odhalily mimo jiné kolize, ve kterých vznikly černé díry s hmotností mezi 50 a 100 Slunci. To znamená, že vznikly z příliš masivních černých děr, které nemohou vzniknout samy o sobě. Stelární černé díry vznikají zhroucením masivních hvězd a při svém zrodu nemají víc než zhruba 30 hmotností Slunce.

V nové studii proto vědci navrhují že černé díry mezi svým vznikem v zániku hvězdy a detekovanou kolizí zvětšují svou hmotnost. A to právě prostřednictvím kosmologického spojení.

Ve svých výpočtech vědci uvažovali izolované binární systémy. Jinak je zřejmé, že černé díry mohou zvětšovat svou hmotnost, akumulací materiálu v jejich okolí ale hlavně spojováním s ostatními černými dírami. Postupně tak spojováním vznikají stále větší objekty, které se už řadí mezi tzv. černé díry střední hmotnosti.

Gravitační vlny z kolize černých děr