Nový kosmický strašák: Vedle bludných planet a hvězd mohou galaxiemi putovat i černé díry
To, co ještě nedávno znělo jako sci-fi, dnes potvrzují záznamy gravitačních vln i snímky z teleskopu Jamese Webba: vedle bludných planet a hvězd mohou být vystřeleny do vesmíru i černé díry.
V loňském roce se oči odborníků i veřejnosti upínaly k mezihvězdné kometě 3I/ATLAS, která prosvištěla Sluneční soustavou rychlostí asi 68 km/s – více než dvojnásobkem rychlosti Země kolem Slunce. Astronomové znají potulné měsíce, bludné planety, a dokonce i hvězdy pádící vesmírem. Představme si ale něco mnohem extrémnějšího: černou díru letící rychlostí tisíců kilometrů za sekundu. Tak rychlou, že by ji nic nezastavilo – a my bychom si jí všimli teprve ve chvíli, kdy by začala rozhazovat dráhy vnějších planet. Zní to jako sci-fi? Ještě donedávna ano…
Raketový kopanec
Příběh začíná v 60. letech, kdy novozélandský matematik Roy Kerr našel řešení Einsteinových rovnic obecné relativity popisující rotující černé díry (tzv. Kerrovu metriku). Z toho vyplynuly dvě zásadní věci: černou díru lze popsat jen třemi parametry: hmotností, rotací a elektrickým nábojem.
Rotace černé díry je obrovskou zásobárnou energie. Podle vztahu E = mc² má i energie svou „hmotnost“. U rotující černé díry může až 29 % její hmotnosti existovat ve formě rotační energie. Britský fyzik Roger Penrose už před půl stoletím ukázal, že tuto energii lze teoreticky „vytěžit“.
A nejde o zanedbatelné množství: černá díra může obsahovat přibližně stokrát více využitelné energie než hvězda o stejné hmotnosti. Zatímco hvězda uvolňuje svou energii postupně během miliard let jadernou fúzí, rotační energie černé díry se může při dramatických kosmických událostech – například při splynutí dvou černých děr – uvolnit během několika sekund.
Rotující černá díra je tedy jako kosmická baterie. A co by se stalo, kdyby se dvě takové černé díry srazily?
Když se dvě rotující černé díry spojí, uvolní během několika sekund obrovské množství energie ve formě gravitačních vln. Díky superpočítačovým simulacím víme, že pokud jsou osy rotace obou černých děr vhodně natočené, gravitační vlny se vyzáří nerovnoměrně – silněji jedním směrem. A zákon zachování hybnosti udělá zbytek.
Výsledkem takového procesu může být, že nově vzniklá černá díra dostane „kopanec“ jako raketa a může být vystřelena rychlostí až tisíců kilometrů za sekundu – až kolem 1 % rychlosti světla. Takový objekt pak už neobíhá galaktické jádro po elegantní křivce jako hvězdy. Letí téměř přímočaře – jako projektil.
Od teorie k realitě
Teorie zůstávala teorií až do roku 2015, kdy observatoře LIGO a Virgo poprvé zachytily gravitační vlny ze srážky černých děr. Detekovaly i tzv. dozvuky – doznívání nově vzniklé černé díry, připomínající zvuk ladičky. Z tohoto signálu lze vyčíst, jak rychle se černá díra točí. A data ukázala něco překvapivého. Řada černých děr má náhodně orientované rotace a některé nesou obrovské množství rotační energie. To přesně odpovídá podmínkám potřebným pro vznik silného „raketového kopance“.
Malé uprchlé černé díry jsou bohužel téměř neodhalitelné. Ty supermasivní – o hmotnosti milionů až miliard sluncí – však po sobě zanechávají výrazné stopy. Při průletu galaxií stlačují mezihvězdný plyn, který se následně hroutí a dává vzniknout novým hvězdám, podobně jako když za letadlem vzniká kondenzační čára. Výsledkem je dlouhý, nápadně přímý pás nově zformovaných hvězd táhnoucí se napříč galaxií.
Černé díry na útěku
V roce 2025 publikovali astronomové několik pozorování těchto podezřele přímých hvězdných pásů. Tým vedený Pieterem van Dokkumem z Yaleovy univerzity analyzoval snímky z teleskopu Jamese Webba a objevil jasný pruh dlouhý asi 200 000 světelných let. Počítačové modely naznačují, že by mohlo jít o stopu černé díry o hmotnosti 10 milionů sluncí, letící rychlostí téměř 1 000 km/s.
Další případ se týká galaxie NGC 3627, kde byl pozorován přímý hvězdný pás dlouhý 25 000 světelných let. Podle vědců je možné, že za jeho vznikem stála černá díra s hmotností okolo dvou milionů sluncí, pohybující se rychlostí 300 km/s. Jde o první náznaky důkazů, že prchající černé díry skutečně existují.
Pokud existují obří uprchlé černé díry, logicky by měly existovat i ty menší – jen je těžší je odhalit. A rychlosti, které pozorujeme, jsou dostatečné k tomu, aby černé díry cestovaly mezi galaxiemi. Teoreticky tedy není nemožné, že by se některá mohla objevit i v naší Sluneční soustavě. Důsledky by patrně byly katastrofální – destabilizace planetárních drah a gravitační chaos. Naštěstí pravděpodobnost takového scénáře je extrémně malá.
Prchající černé díry nejsou jen teoretickou kuriozitou, ale dalším důkazem, že vesmír je dynamičtější a dramatičtější, než jsme si ještě před pár desetiletími dokázali představit. Pravděpodobnost, že by se některá objevila v našem kosmickém sousedství, je naštěstí mizivá. Přesto samotná možnost, že galaxiemi putují tito temní uprchlíci vystřelení dávnými srážkami, dodává příběhu vesmíru nový a fascinující rozměr.
