Mapování ozvěny v galaxiích pomáhá měřit vzdálenosti ve vesmíru

Proces mapování ozvěny, také známý jako mapování dozvuku, začíná, když je disk horký

plazma (atomy, které ztratily elektrony) vedlečerná díra se stává jasnější, někdy dokonce vydává krátké záblesky viditelného světla (tj. vlnové délky, které může lidské oko vidět). Toto světlo se pohybuje pryč od disku a nakonec zasáhne společný rys většiny supermasivních systémů černých děr: obrovský oblak prachu ve tvaru koblihy (také známý jako torus). Když záblesk světla z akrečního disku dosáhne vnitřní stěny prašného torusu, světlo je absorbováno, což způsobí zahřátí prachu a vyzařování infračerveného světla. Toto osvícení torusu je přímou odpovědí nebo, dalo by se říci, „ozvěnou“ změn, ke kterým dochází na disku.

 Uprostřed je supermasivní černádíra obklopená diskem materiálu nazývaným akreční disk. Jak se disk stává jasnějším, objevují se krátké záblesky viditelného světla. Modré šipky ukazují, jak se světlo z této erupce vzdaluje od černé díry, a to jak směrem k pozorovateli na Zemi, tak směrem k obrovské koblihovité struktuře (nazývané torus) vytvořené z prachu. Světlo je absorbováno, což způsobuje zahřátí prachu a vyzařování infračerveného světla. Toto zesvětlení prachu je přímou reakcí – nebo byste mohli říci „ozvěnou“ – změn, ke kterým dochází na disku. Červené šipky ukazují, jak se toto světlo vzdaluje od galaxie ve stejném směru jako počáteční záblesk viditelného světla. Pozorovatel tedy nejprve uvidí viditelné světlo a poté (s vhodným vybavením) infračervené. Poděkování: NASA/Caltech Jet Propulsion Laboratory

Vzdálenost od akrečního disku k vnitřnímučásti zaprášeného torusu mohou být obrovské - miliardy nebo biliony kilometrů. I lehké cestování rychlostí 300 000 kilometrů za sekundu může tuto vzdálenost urazit za měsíce nebo roky. Pokud mohou astronomové pozorovat jak počáteční výbuch viditelného světla v akrečním disku, tak následné infračervené rozjasnění torusu, mohou také měřit čas, který trvalo průchodu světla mezi dvěma strukturami. Protože světlo se pohybuje standardní rychlostí, poskytuje tato informace astronomům představu o vzdálenosti mezi diskem a torusem.

Vědci pak mohou použít měřenívzdálenosti pro výpočet svítivosti disku a teoreticky jeho vzdálenosti od Země. Jak? Faktem je, že teplota v části disku, která je nejblíže černé díře, může dosáhnout desítek tisíc stupňů. Je tak vysoká, že jsou roztrhány i atomy a prachové částice se mohou tvořit. Jak se vzdalujete od černé díry, teplota disku se postupně snižuje.

Astronomové vědí, že se prach tvoří, kdyžteplota klesne na asi 1 200 stupňů Celsia. Čím více energie tedy disk vydá, tím dále se bude tvořit prach. Výsledkem je, že měření vzdálenosti mezi akrečním diskem a torusem poskytuje představu o výstupní energii disku, která je přímo úměrná jeho svítivosti.

Myšlenka použít pro měření mapování ozvěnyVzdálenost od Země ke vzdáleným galaxiím není nová, ale nový experiment vědců ukazuje významný úspěch při demonstraci jejích schopností. Toto je největší studie svého druhu, která potvrzuje, že podobné měření funguje ve všech galaxiích stejně, bez ohledu na proměnné, jako je velikost černé díry.

Kvůli mnoha faktorům to však autoři neudělaliexistuje dostatečná přesnost měření vzdálenosti. Vědci zejména tvrdí, že se musí dozvědět více o struktuře vnitřních oblastí prašného torusu, který obklopuje černou díru. Tato struktura může přesně ovlivnit, jaké vlnové délky infračerveného světla prach emituje, když ho světlo poprvé dosáhne.

Přečtěte si také

Na Zemi je možné vytvořit termonukleární reaktor. Jaké to bude mít důsledky?

Ledovec Doomsday se ukázal být nebezpečnějším, než si vědci mysleli. Říkáme hlavní věc

Ve 3. dni nemoci většina pacientů COVID-19 ztratí čich a často trpí rýmou.