Je čas nájsť všetky chýbajúce čierne diery.
To je argument, ktorý predložili japonskí astrofyzici, ktorí napísali dokument, v ktorom navrhujú nové hľadanie miliónov „izolovaných čiernych dier“ (IBH), ktoré pravdepodobne zaplnia našu galaxiu. Tieto čierne diery, stratené v tme, usrkávajú hmotu z medzihviezdneho média - prach a iné veci plávajúce medzi hviezdami. Tento proces je však neefektívny a veľká časť tejto veci je pri vysokých rýchlostiach vylúčená do vesmíru. Vedci napísali, že odtok interaguje s okolitým prostredím, a preto by mal vytvárať rádiové vlny, ktoré môžu ľudské rádioteleskopy zistiť. A ak astronómovia dokážu zachytiť tieto vlny zo všetkého hluku, ktorý je vo zvyšku galaxie, mohli by byť schopní spozorovať tieto neviditeľné čierne diery.
„Naivný spôsob pozorovania IBH je prostredníctvom ich röntgenovej emisie,“ uviedli vedci vo svojom dokumente, ktorý ešte nebol formálne recenzovaný a ktorý sprístupnili 1. júla ako predtlač na arXiv.
Prečo je to tak? Keď čierne diery nasávajú látku z vesmíru, táto látka sa na jej okrajoch zrýchľuje a vytvára to, čo sa nazýva akrečný disk. Látka v tomto disku sa trie o seba, keď sa točí smerom k horizontu udalosti - bod čiernej diery bez návratu - pľutuje v procese röntgenové lúče. Izolované čierne diery, ktoré sú malé v porovnaní so supermasívnymi čiernymi dierami, týmto spôsobom nevyžarujú veľa röntgenových lúčov. Na ich akrečných diskoch jednoducho nie je dosť hmoty ani energie na vytvorenie veľkých rôntgenových podpisov. A minulé vyhľadávania IBH pomocou röntgenového žiarenia nepriniesli presvedčivé výsledky.
„Tieto odtoky môžu viesť k tomu, že IBH sa dajú zistiť v iných vlnových dĺžkach,“ napísali vedci Daichi Tsuna z Tokijskej univerzity a Norita Kawanaka z Kjótskej univerzity. „Odtoky môžu interagovať s okolitou hmotou a vytvárať silné kolízne otrasy na rozhraní. Tieto otrasy môžu zosilniť magnetické polia a urýchliť elektróny a tieto elektróny emitujú synchrotrónové žiarenie v rádiovej vlnovej dĺžke.“
Inými slovami, výtok kĺzajúci cez medzihviezdne médium by mal elektróny pohybovať rýchlosťou, ktorá produkuje rádiové vlny.
„Zaujímavý článok,“ povedal Simon Portegies Zwart, astrofyzik na Leidenskej univerzite v Holandsku, ktorý sa nezúčastnil výskumu Tsuny a Kawanaka. Portegies Zwart tiež študoval otázku IBH, tiež známych ako čierne diery so strednou hmotnosťou (IMBH).
„Bol by to skvelý spôsob, ako nájsť IMBH,“ povedal Portegies Zwart pre Live Science. „Myslím si, že v prípade programu LOFAR by takýto výskum už mal byť možný, ale citlivosť môže predstavovať problém.“
IBHs, vysvetlil Portegies Zwart, sa považujú za „chýbajúce spojenie“ medzi dvoma typmi čiernych dier, ktoré môžu astronómovia odhaliť: čierne diery s hviezdnou hmotnosťou, ktoré môžu byť dva až 100-krát väčšie ako naše slnko, a supermasívne čierne diery, Gargantuské zvieratá, ktoré žijú v jadrách galaxií a sú stokrát tisíckrát väčšie ako naše slnko.
Čierne diery s hviezdnou hmotnosťou sú občas zistiteľné v binárnych systémoch s pravidelnými hviezdami, pretože binárne systémy môžu produkovať gravitačné vlny a sprievodné hviezdy môžu poskytovať palivo pre veľké röntgenové impulzy. A superhmotné čierne diery majú narastajúce disky, ktoré emitujú toľko energie, že ich môžu astronómovia detekovať a dokonca aj vyfotografovať.
Ale IBH, v rozmedzí medzi týmito dvoma ďalšími typmi, je oveľa ťažšie odhaliť. Existuje niekoľko objektov vo vesmíre, ktoré môžu byť podozrivými astronómami IBH, ale tieto výsledky sú neisté. Avšak minulý výskum, vrátane novín z roku 2017 v časopise Monthly Notices of Royal Astronomical Society, ktorý Portegies Zwart spoluautorom, naznačuje, že by sa tam mohli schovávať milióny z nich.
Tsuna a Kawanaka napísali, že najlepšou perspektívou rádiového prieskumu IBH je pravdepodobne použitie štvorcového kilometrovitého poľa (SKA), viacdielneho rádiového ďalekohľadu, ktorý sa má postaviť so sekciami v Južnej Afrike a Austrálii. Celkom má oblasť zhromažďovania rádiových vĺn 1 km štvorcový. Vedci odhadujú, že najmenej 30 IBHs vysiela rádiové vlny, ktoré bude SKA schopná detekovať počas svojej prvej fázy overovania koncepcie, ktorá je naplánovaná na rok 2020. Napísali, po ceste napísali kompletnú SKA (naplánovaná na v polovici roku 2020) by malo byť možné zistiť až 700.
Napísali, že SKA by nielenže mala byť schopná rozpoznať rádiové vlny z týchto IBH, ale mala by tiež byť schopná presne odhadnúť vzdialenosť k mnohým z nich. Keď príde ten čas, všetky tieto chýbajúce čierne diery by sa mali začať skrývať.
