Toulavé černé díry

Vědci rozlišují tři kategorie černých děr. Malé hvězdné černé díry vznikají jako konečná stadia vývoje těžkých hvězd. Jsou to zbytky po výbuchu supernov a taková černá díra váží až 100 hmotností Slunce. Pak existují obří tzv. supermasivní černí díry, které sídlí v centrech většiny galaxií včetně té naší. Ty váží jako miliony nebo dokonce miliardy Sluncí. Třetí kategorii černých děr, které se nachází podle kritéria hmotnosti někde mezi prvním a druhým typem, tu astronomové očekávají v centrech kulových hvězdokup. Hmotnost třetího typu černých děr by měla být v řádech tisícinásobků hmotnosti Slunce.

Očekávají je správné slovo. Zatímco o hvězdných a galaktických černých dírách už dnes existuje celá řada důkazů a pozorování, černé díry v kulových hvězdokupách byly objeveny jen dvě - a ani to není stoprocentně jisté. Ono je to samozřejmě částečně dáno tím, že kulových hvězdokup je v celé naší galaxii jen asi 200. Ale právě nejnovější simulace amerických teoretiků ukázala, že nově vzniklá černá díra v kulové hvězdokupě možná vůbec nezůstane, a proto se tam žádné nedaří najít.

Vesmírný kopanec
Centrální černé díry v kulových galaxiích by měly vznikat spojováním již existujících menších černých děr. Vědci na počítači studovali, co se stane, pokud na sebe spadnou dvě černé díry. Pokud se každá otáčí kolem své osy jinou rychlostí a pokud mají odlišné hmotnosti, tak to má velký vliv na černou díru, která vznikne jejich spojením. Kvůli zákonu zachování momentu hybnosti totiž vzniklá černá díra dostane obrovský "kopanec", který ji vymrští do prostoru, a to rychlostí až 4000 kilometrů za sekundu. Taková černá díra se snadno vymaní z gravitačního vlivu celé kulové hvězdokupy, kde úniková rychlost činí běžně 100 kilometrů za sekundu a začne se samostatně pohybovat uvnitř naší galaxie.

Rozložení kulových hvězdokup v naší galaxii při pohledu "zboku"|foto: Richard Powell

Najít osamocenou černou díru pozorováním jejího záření je nemožné. Už ze samotné podstaty černých děr vyplývá, že jejich mocná gravitace nedovolí, aby cokoli z povrchu uniklo - tedy ani světlo ne. O černých dírách se dozvídáme prostřednictvím materiálu, který je v jejich těsné blízkosti a postupně do nich padá - ten totiž září. Ale osamělá černá díra, byť by byla sebetěžší, nemá kolem sebe nic, co by mohla pohlcovat a co by nám svým zářením dalo o existenci černé díry vědět.

Pomůže gravitační čočka
Přesto existuje způsob, jak se o takové obří černé díře dozvědět. Využije se k tomu efektu tzv. gravitační čočky. Podobně jako čočka v dalekohledu ohýbá světelné paprsky, stejně tak dokáže ohnout i velmi silné gravitační pole. Podle Einsteinovy teorie relativity to dokáže i naše Slunce a řada experimentů toto ohnutí světla hvězd úhlově málo vzdálených od Slunce skutečně potvrdila.

Efekt gravitační čočky ohýbá světlo vzdálených galaxií a deformuje jejich obraz|foto: NASA

Astronomové tedy po černých dírách vystřelených z kulových hvězdokup mohou pátrat tak, že budou prohlížet snímky různých hvězdných polí a hledat na nich deformace obrazů vzdálených hvězd. Pozorování gravitačních čoček je dnes už hodně rozvinutá disciplína moderní astronomie. Problém ale bude dokázat, že objevená černá díra byla v minulosti skutečně z nějaké kulové hvězdokupy vystřelena. Na to si totiž s sebou vesmírem nenese žádnou památku. Její rychlost a směr, odkud letí, se totiž za miliony a stamiliony let významně změnil.

Nemusím snad ani psát, že kdyby se taková toulavá černá díra blížila k Zemi, tak je to náš konec. Na rozdíl od planetek se nedá odklonit ani zničit. Ale šance, že se k nám nějaká přiblíží, je naprosto zanedbatelná. A hlavně bychom o tom věděli včas, respektive už dávno, protože černá díry by silně ovlivňovala všechny hvězdy blízké Slunci.