Astronomické záludnosti zas a znova

/ 20.08.2023 /

Přednáška prof. Zdeňka Mikuláška z Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky se dotkla tradičně tří témat. Z oblasti hvězdné astrofyziky byla nejprve pojednána záludná otázka, která ze známých hvězd je ta největší? Na první pohled by člověk čekal, že astronomové na tuto otázku samozřejmě odpověď znají, vždyť takováto hvězda musí být přeci velice nápadná, leč není tomu tak. Asi v roce 1960 se věřilo, že největší hvězdou je ε Aurigae, hvězda Almaaz v souhvězdí Vozky. Je dobře vidět i volnýma očima a jedná se o ostrý vrchol v trojici hvězd asterismu Kůzlátek. Poloměr Almaazu se odhadoval asi 2700 Sluncí, tzn. kdyby byla na místě Slunce, sahala by až za dráhu Saturnu! Tato hvězda byla ovšem velice podivná. Měla být tak řídká, že skrze ni měly být viditelné hvězdy v pozadí, což ovšem odoruje definici hvězdy… Ukázalo se, že ε Aurigae je zákrytová dvojhvězda s periodou oběhu 27 roků, přičemž samotný zákryt trvá celé 2 roky! Bohužel, obří složka B sama nesvítila a následná pozorování ukázala, že ona podivuhodná obří složka B je spíše jen veliké stínítko, resp. normální horká hvězda asi trojnásobné hmotnosti Slunce zachumlaná do poloprůhledného prachového šlojíře. Složka A je potom ještě asi dvojnásobně hmotnější, ale jinak nikterak výjimečná hvězda a tak tedy prvenství uchvátil polopravidelně pulzující načervenalý hyperobr UY Scuti (v souhvězdí Štítu). V roce 2012 byly jeho rozměry určené interferometricky na 5,5 milivteřin a když v roce 2018 určila přesně její vzdálenost družice Gaia na 5100 světelných let, lze nyní konstatovat, že průměr této hvězdy je 950 Sluncí (4,4 AU, ani ne k dráze Jupiteru). To je sice méně, než se dříve soudilo, ale na prvenství to stále stačí. Dokonce i před takovým otesánkem, jako je Betelgeuze, která však již UY Scuti šlape na paty. Očima sice UY Scuti na obloze nenajdete, ale když navštívíte ždánickou hvězdárnu koncem jara nebo v létě, nebude problém najít tohoto načervenalého hyperobra dalekohledem.

Další otázka napadla autora přednášky během jeho hospitalizace s těžkým zápalem plic: Co by se stalo, kdyby nám někdo vyluxoval Galaxii? Náš hvězdý ostrov – Galaxie je plná prachoplynových mezihvězdných oblaků, které jsou dobře pozorovatelné jako temnější místa v Mléčné dráze. Pokud se týká plynu, jedná se především o vodík a helium v nesmírně řídkých koncentracích o teplotách od jednoho do asi deseti miliónů kelvinů. A pokud se týká prachu o který se nám jedná nejvíc, to je něco úplně jiného než prach se kterým se setkáváme běžně na Zemi. Částečky mezihvězdného prachu jsou v průměru asi stokrát menší (pod 0,1 μm), než je běžný polétavý pozemský prach. Jedná se o zrnéčka s obalem ze špinavého a odporně páchnoucího vodního ledu, na kterém se usazují molekuly vodíku. Vznikl ve svrchních vrstvách červených obřích hvězd, odkud je do mezihvězdného prostoru odnesl hvězdný vítr a průměrná hustota je asi jedna částice na 100 m³. Kdybychom tento prach z celé naší Galaxie vyluxovali, mohli bychom jej uložit do 200 miliard těles o velikosti Marsu a užívat si nerušeného výhledu napříč celou Galaxií, jako když se umyjí okna. Přibylo by hvězd, Mléčná dráha by se projasnila a spatřili bychom dokonce i velice jasné jádro naší Galaxie. Zmizely by však také všechny mlhoviny a tvorba nových hvězd by ustala. Orion by přišel o svou ozdobu v meči. Ne však na dlouho. Už asi za deset milionů let by hvězdní červení obři napumpovali do mezihvězdného prostoru dostatek materiálu, aby se hvězdotvorba opět obnovila a vše by se vrátilo do starých kolejí. Byla by to jen kratičká epizoda v životě věčně umouněné Galaxie.

A na závěr přišla na přetřes vskutku záludná otázka, zda černá díra vypadá jako mírně připálená přeslazená kobliha s otvorem uprostřed, zvaná též donut. Černá díra je přeci gravitačně zhroucené těleso, ze kterého neunikne dokonce ani světlo, tak jak může být vidět? Spatřili bychom ji, kdyby byla například uprostřed sálu ždánického planetária? Kupodivu ano, protože světelné paprsky v jejím okolí se silně zakživují a tak by vypadala tak trochu jako filmový “predátor”. Ani ve vesmíru nelze pozorvat černou díru přímo, ale jen důsledky její existence. V roce 1964 byl v souhvězdí Labutě objeven objekt Cygnus X-1. Jedná se o plyn zahřátý na miliony kelvinů padající do jícnu gravitační pasti. V roce 2019 obletěl celý svět snímek, na němž je údajně zobrazena supermasivní černá díra ve středu obří galaxie M87 v centru kupy galaxií v Panně. Jedná se o jednu z největších známých černých děr s hmotností asi 6,5 miliardy Sluncí. V centru naší Galaxie je její “miniaturní” obdoba s hmotností asi tisíckrát menší. Nicméně nachází se současně řádově asi tisíckrát blíž, takže úhlové rozměry obou černých děr jsou na nebi srovnatelné. Vypadají úhlově asi tak, jako kdybychom chtěli zobrazit třešničku na dortu ze vzdálenosti Země – Měsíc! To je samozřejmě hluboko pod rozlišovací schopností i těch největších dalekohledů světa. K rozlišení takového detailu v jádře galaxie M87 bylo potřeba osmi spřažených dalekohledů po celé Zemi - Event Horizon Telescope (EHT) a výsledkem pozorování byly tisíce TB dat a snímek s rozlišením 20 úhlových mikrovteřin. A co vůbec znamená ta barva vypečené koblihy na snímku? To je samozřejmě falešná barva. Snímek byl získán v infračervené oblasti na vlnové délce 1,3 mm. Vidíme akreční disk o poloměru 40 mikrovteřin divoce rotující velmi žhavé látky v akrečním disku kolem černé díry a světlá místa jsou oblasti, kde se k nám plasma relativisticky rychle přibližuje. Nicméně žádnou černou díru tam samozřejmě nevidíme. Její horizont událostí je totiž velmi dobře ukytý za gravitační pastí někde uvnitř tmavší centrální oblasti. Pozorování EHT bylo navíc také skvělým potvrzením Einsteinovy teorie gravitace.

Tyto a mnoho dalších záludných otázek z astronomie můžete najít v knize “Astronomie, 100+1 záludných otázek, 2. díl”, kterou napsal Zdeněk Mikulášek spolu s Pavlem Gabzdylem a Miloslavem Druckmüllerem a kterou vydalo nakladatelství Aventinum v roce 2022.

Prof. Zdeněk Mikulášek je skvělým učitelem astronomie. Jeho přednášky jsou vždy neotřelé, velice nápadité a plné jemného a laskavého humoru a tak návštěvníci se nejen dozvědí něco nového o světě ve kterém žijeme, ale také se pobaví.

Legendární obraz akrečního disku kolem černé díry v galaxii M87 pořízený virtuálním teleskopem EHT skutečně připomíná mírně připálenou přeslazenou koblihu s otvorem uprostřed, zvanou též donut...

Prof. RNDr. Zdeněk Mikulášek, CSc., je též velikým dlouholetým příznivcem naší ždánické hvězdárny.