Vědci možná dostanou šanci otestovat Einsteinovu teorii přímo v srdci Galaxie
Vědci možná objevili pulzar v těsné blízkosti supermasivní černé díry v srdci Mléčné dráhy. Pokud se jeho existence potvrdí, mohl by nabídnout jedinečnou příležitost otestovat Einsteinovu obecnou teorii relativity v nejextrémnějším gravitačním prostředí.
Možný pulzar obíhající poblíž Sagittarius A* by mohl proměnit střed Mléčné dráhy v unikátní testovací pole Einsteinovy teorie relativity. (ilustrace: ESO/EHT Collaboration, CC BY 4.0 + Wikimedia Commons, Oren Jack Turner, PDM 1.0)
Zdroj:V samém středu Mléčné dráhy leží extrémní kosmické prostředí plné nahuštěných hvězd, turbulentních mračen plynu, a především supermasivní černé díry Sagittarius A* (Sgr A*). Právě zde by se podle teoretických modelů měly nacházet četné pulzary – rychle rotující neutronové hvězdy, které vysílají pravidelné rádiové pulzy jako kosmické majáky. Přesto jich astronomové navzdory opakovaným pátráním objevili jen minimum.
Záhada chybějících pulzarů
Nový výzkum nyní přináší kandidáta na pulzar velmi blízko galaktického centra. Pokud by se jeho existence potvrdila, otevřela by se tím jedinečná možnost testovat obecnou teorii relativity v bezprostřední blízkosti supermasivní černé díry.
Střed naší Galaxie je mimořádně bohatý na hvězdy. V místě, kde se v minulosti rodilo mnoho masivních hvězd, by dnes mělo být i mnoho jejich pozůstatků – neutronových hvězd a pulzarů. Realita je ale jiná.
Jedním z vysvětlení chybějících pulzarů může být silné rozptylování rádiových signálů v hustém a turbulentním prostředí galaktického centra. Další možností jsou extrémní orbitální pohyby, které mohou signál komplikovat natolik, že jej současné metody dokážou jen velmi obtížně zachytit.
Pulzující kandidát
Možný objev pulzaru pochází z průzkumu galaktického centra v rámci projektu Breakthrough Listen, v němž zásadní roli sehrál radioteleskop Green Bank Telescope v Západní Virginii. Astronomové analyzovali zhruba 20 hodin pozorování a z více než pěti tisíc kandidátních signálů vybrali jeden mimořádně zajímavý.
Zdroj vykazoval periodu 8,19 milisekundy, což odpovídá milisekundovému pulzaru – objektu s extrémně stabilní a rychlou rotací. Kandidát dostal označení BLPSR, podle projektu Breakthrough Listen Pulsar. Signál byl konzistentní během hodinového pozorování, ale v následných měřeních se již znovu neobjevil. Vědci proto zůstávají opatrní a připouštějí, že mohlo jít i o statistický šum.
Pulzary jsou považovány za jedny z nejpřesnějších přírodních hodin ve vesmíru. Každý jejich pulz přichází s mimořádnou pravidelností. Pokud by takový objekt obíhal velmi blízko Sgr A*, jeho signál by nesl přímou informaci o gravitačním poli černé díry.
„Pokud na pulzar působí něco z vnějšku, například gravitační přitažlivost masivního objektu, má to své důsledky,“ vysvětluje jeden ze spoluautorů studie Slavko Bogdanov, astrofyzik z Kolumbijské univerzity. „Vliv supermasivní černé díry by měl vytvářet anomálie v pulzech tohoto pulzaru. Tyto anomálie je možné modelovat podle obecné relativity, a pak měřit, zda odpovídají skutečnosti.“
Pulzy by mohly vykazovat drobné odchylky způsobené zakřivením časoprostoru, zpomalováním času nebo takzvaným strháváním prostoročasu rotující černou dírou. Taková konfigurace – extrémně přesné kosmické hodiny v bezprostřední blízkosti extrémního gravitačního pole – by umožnila dosud nepřekonané testy Einsteinovy obecné teorie relativity.
Vesmírná laboratoř
Obecná relativita předpovídá, že hmotné objekty zakřivují časoprostor a ovlivňují pohyb světla i běh času. Pulzar v těsné blízkosti Sgr A* by umožnil měřit tyto efekty s nebývalou přesností. Vědci by tak mohli zkoumat předpoklad, že černé díry lze plně popsat pouze jejich hmotností, rotací a elektrickým nábojem.
Z dosud známých pulzarů u galaktického centra však žádný neleží dostatečně blízko – jsou příliš vzdálené, aby jejich signály výrazně reagovaly na gravitační pole supermasivní černé díry.
Autoři studie zdůrazňují, že BLPSR je zatím pouze kandidát na pulzar. Jednorázová detekce nestačí k potvrzení objevu s tak zásadními důsledky. Vzhledem k významu případného nálezu je nutná mimořádná míra důkazů. Naděje vědců se upínají také k budoucí observatoři Square Kilometre Array, která by díky své citlivosti mohla odhalit celou populaci pulzarů v galaktickém centru.
Potvrzený pulzar v těsné blízkosti Sgr A* by byl vědeckým pokladem. Pomohl by nejen vyřešit záhadu chybějících pulzarů, ale především by poskytl unikátní laboratoř pro studium gravitace v jejím nejextrémnějším projevu – přímo u srdce naší Galaxie.
