Stuttgart - Černé díry fascinují nejen vědce a filmové tvůrce, ale i obyčejné lidi. Jedná se už svou povahou o objekty, které se vzpírají intuitivnímu lidskému chápání. Jsou tak hmotné, že z nich nemohou uniknout ani fotony světla, právě proto se jim říká "černé".
I na světlo totiž působí gravitační síly, a pokud tak prochází gravitačním polem nějakého tělesa, např. hvězdy, toto těleso si fotony přitahuje a paprsek není rovný, ale křivka. Čím hmotnější je objekt, tím křivější je dráha světla.
Programy, které počítají, jakým způsobem se chová světlo v blízkosti těch gravitačně nejsilnějších známých objektů, tedy černých děr, mají astronomové běžně k dispozici. Dva němečtí vědci ze Stuttgartské univerzity však nyní umístili na internet aplikaci, kde si to může interaktivně vyzkoušet i veřejnost.
Celá obloha
"Program jsme vytvořili jako učební pomůcku. Pokud chcete vidět, jakým způsobem prochází světlo v blízkosti černé díry, můžete to tímto softwarem udělat interaktivně," řekl Aktuálně.cz fyzik Thomas Müller, jeden z autorů programu.
"Využili jsme katalogu Hipparcos, který obsahuje 118 tisíc hvězd viditelných ze Země. Má to být tak reálné, jak jen to je možné."
Katalog je výsledkem práce sondy Hipparcos Evropské vesmírné agentury (ESA), která svá data sbírala v letech 1989 až 1993. Program umožňuje uživatelům sledovat, jak by vypadalo světlo při průchodu v okolí černé díry při pohledu ze Země. Je možné si vybrat vzdálenost, z jaké se na černou díru dívá, obíhat okolo ní, nebo do ní začít padat.
A to jak v případě hvězdných černých děr, které vznikly kolapsem velice hmotné hvězdy, tak u mnohonásobně větších supermasivních černých děr, o kterých se předpokládá, že se nacházejí ve středu galaxií.
Jen statické černé díry
Úplně však realitě přeci jen neodpovídá. Simuluje totiž pouze takzvané Schwarzschildovy černé díry, které nerotují kolem své osy. Chování takzvaných Kerrových černých děr, které se okolo ní otáčejí, napodobit neumí.
"Simulovat v současnosti interaktivně Kerrovy černé díry není možné. Muselo by to počítat obrovské množství dat a být ve 3D, nikoli 2D. Snad někdy v budoucnu," říká Müller.
Černé díry, které se neotáčejí kolem své osy, však podle Tomáše Pecháčka z oddělení relativistické astrofyziky Astronomického ústavu Akademie věd ČR, pravděpodobně neexistují.
"Vypadá však, že to je velice pěkná učební pomůcka. Na webu je různých animací černých děr spousta, ale nic interaktivního jsem zatím neviděl," říká český odborník na černé díry.
Jak program funguje, ukazuje i několik Müllerem a jeho kolegou Danielem Weiskopfem připravených animací. Na jedné z nich je vidět průchod světla okolo černé díry v pětinásobné vzdálenosti od takzvaného horizontu událostí, hranice v okolí černé díry, kde už je gravitace tak velká, že jí neunikne ani světlo.
Do červena a do modra
"Vidíme tak například, jakým způsobem projde okolím černé díry světlo ze souhvězdí Orion, které se nejprve nachází vpravo, pak je 'roztrhnuto' a znovu se poskládá vlevo," vysvětluje Müller.
Další z animací ukazuje, co bychom viděli, kdybychom do černé díry začali ze stejné vzdálenosti padat.
Kromě lomu světla mění v simulacích hvězdy i barvy do červena a modra. To je způsobeno tím, že černá díra gravitačně "vycucává" energii fotonů procházejících okolo horizontu událostí, a jejich vlnové délky se prodlužují a fotony tak "červenají".
Naopak v případě pádu do černé díry se pohybujeme takřka světelnou rychlostí a takzvaný Dopplerův jev způsobuje, že se vlnové délky fotonů v okolí horizontu událostí zkracují a fotony tak "modrají".
