Hlavní obsah
Kurz: Kosmologie a astronomie > Kapitola 2
Lekce 2: Kvasary a srážky galaxiíKvasary
Kvasary Tvůrce: Sal Khan.
Chceš se zapojit do diskuze?
Zatím žádné příspěvky.
Transkript
V tomto videu bych chtěl
říct něco málo o kvasarech. Jsou to zkráceně
kvazi-hvězdné rádiové zdroje. Jméno je jen vedlejší produkt
prvních pozorování kvasarů, protože se všechny tváří jako bodové
zdroje elektromagnetické radiace, především v rádiové části spektra, a tak
se jim říká kvazi-hvězdné rádiové zdroje. Ukázalo se, že nejsou
hvězdami ani kvazi-hvězdami a energii nevyzařují hlavně v rádiovém
pásmu elektromagnetického spektra. Produkují mnohem více energie. Ve
skutečnosti jsou to aktivní jádra galaxií. Trochu se nad tím zamysleme. Když máme supermasivní
černou díru v centru galaxie. Nakreslím to zde napravo.
Toto je naše supermasivní černá díra. Možná toto je okraj horizontu
událostí supermasivní černé díry. Skutečná hmotnost černé díry
je v centru horizontu událostí. Když hmota prochází okolo této
černé díry, tak jí bude zachycena a vytvoří akreční disk
okolo této černé díry. Hmota začne rotovat okolo černé díry
a když nemá dostatečnou rychlost, tak spadne do černé díry. Takže máme všechnu tuto
hmotu okolo černé díry. Některá hmota nemá
dostatečnou úhlovou rychlost, nestačí pro rotaci
okolo černé díry, spadne do ní. Označím toto jako akreční disk.
Jak se hmota pořád zrychluje a zrychluje, tak padá blíž a blíž k černé díře,
naráží do sebe víc a víc, až se gravitační potencionální energie z
padající hmoty změní ve skutečnou energii, ve skutečnou teplotu. Hmota se poblíž
povrchu začne až neuvěřitelně ohřívat. Žhaví se a ohřívá, jak se dostává
blíž a blíž horizontu událostí. Nedaleko vlastního horizontu
událostí je vše tak intenzivní, že se vyzařuje elektromagnetické záření. Vyzařují vysokofrekvenční
elektromagnetické záření, hlavně v rentgenové části spektra. Nyní chci být velmi přesný.
Jsou tady dvě věci. První je, že když se učíte o kvasarech, nebo alespoň když já jsem
byl poprvé seznámen s kvasary, tak jsem si myslel, že radiace
je nějak vyzařována vlastní černou dírou. To jsem nechápal,
protože mi bylo řečeno, že nic nemůže uniknout z
horizontu událostí černé díry, včetně elektromagnetické záření. Jak to tedy může být
vyzařováno černou dírou? Odpověď je, že to není
vyzařováno černou dírou. Je to vyzařováno hmotou v akrečním disku, která se zatím nedostala
blízko k horizontu událostí. Jakmile je uvnitř horizontu událostí, tak veškerá elektromagnetická
radiace, která může být vyzařována, nebude schopná uniknout z černé
díry, přesněji z horizontu událostí. Takže všechno z toho je z akrečního disku
okolo supermasivní černé díry. A jiná otázka,
která mě napadla, je: Proč to záření vychází v těchto kolmicích
k rovině vlastního akreditačního disku. Alespoň moje logika mi říká, že věci se neobjeví ve
směru akreditačního disku, protože jinak budou
absorbovány jinými věcmi. Ve skutečnosti to způsobuje ohřev
jiné hmoty blíže k horizontu událostí. Takže jakákoli energie vycházející
z tohoto směru bude absorbována a zahřeje ostatní hmotu. Pouze když jdete zhruba kolmo
k rovině akreditačního disku, je tato energie uvolněna do prostoru. Nyní chci být velmi jasný. Kvasary jsou nejvíce svítící věci,
které ve vesmíru známe. Mnoho kvasarů má
svítivost řádově biliony sluncí, takže můžou být
svítivější než celá galaxie, a to vychází jen z hmoty
docela malé části vesmíru, mnohem menší, než je vlastní galaxie. Je to střed, trochu
jako galaktické jádro. Jiná zajímavá věc o kvasarech nám dává
důvěru v konstantně se měnící vesmír a dokonce v samotný velký třesk. Máte supermasivní černé díry, které mohly
být zformovány krátce po velkém třesku. Lze si představit, že v rané době
rozvoje vesmíru bylo více hmoty, která byla v blízkosti těchto černých děr a neměla dostatečnou rychlost k
úniku nebo k oběhu okolo nich. Takže tato hmota
začne padat do černé díry. A po čase všechna tato hmota, která spadla do černé díry,
supermasivní černé díry, bude ztracena v supermasivní černé díře. Když si představíte
nějaké budoucí časové období, budeme stále mít supermasivní černou díru, ale všechno, co uvidíte, je
většina věcí obletující okolo ní. Cokoliv, co by do ní
spadlo, by bylo již ztraceno. Uvidíte jen věci, které obletují okolo ní. A to je to, co ve skutečnosti vidíme,
když se podíváme na naši Mléčnou dráhu. Nepozorujeme, že by věci do ní padali. Například Mléčná dráha nemá
aktivní střed. Aktivní jádro. Centrum Mléčné dráhy
není momentálně kvasar. Supermasivní černá díra v centru
netráví neboli nekonzumuje materiál. Ale můžete si představit,
že někdy v minulosti Mléčné dráhy, tam bylo hodně materiálu, který neměl
dostatečnou rychlost k obíhání, a tak byl zkonzumován. Když byl zkonzumován, tak se vyzářilo
rentgenové záření a mohlo být pozorováno jako
kvasar. A to je to, co pozorujeme. Pozorovali jsme více
než 200 000 kvasarů. Nejbližší kvasar je v řádu
780 milionů světelných let daleko. Co to znamená? Nepozorujeme kvasary bližší
než 700 milionů světelných let. Říká nám to, že, alespoň
v naší oblasti vesmíru, ten nejnovější kvasar
byl 780 milionů let v minulosti. Když se podíváme na bližší části vesmíru… Nakreslím to. Řekněme, že toto je pozorovatelná
část vesmíru a toto jsme my. Budeme pozorovat jen kvasary
v určité vzdálenosti od nás, a ta vzdálenost je vlastně
v určité době v minulosti. Protože světlu trvalo
780 milionů let se k nám dostat. Většina kvasarů je více než
3 miliardy světelných let daleko. Což nám říká, že existovaly více
než před 3 miliardami let. V mladším období novodobého
vesmíru, když existoval materiál, který mohly tyto supermasivní černé
díry v centrech galaxií konzumovat. Když se posuneme v čase blíže k nám, tak
dost tohoto materiálu bylo zkonzumováno. A my máme jen materiál obletující okolo
těchto supermasivních černých děr, které můžeme nazývat galaxiemi,
a tak již kvasary nepozorujeme. Abych vám to vysvětlil. Víte, jak je
to se vším v kosmologii. Je plná těžko pochopitelných konceptů, neuvěřitelných vzdáleností,
neuvěřitelných hmotností, neuvěřitelných zářivostí, myslím,
že můžete o tomto přemýšlet, ale jen pro představu: Nejzářivější známý kvasar pohltí v řádu
1 000 hmotností slunce za rok. To je zhruba 10 Zemí za sekundu,
pokud jsem to spočítal správně. Deset Zemí za sekundu je
pohlcováno nejsvítivějším kvasarem. A energie této hmoty,
která je obíhá okolo, je to, co generuje všechnu tu energii. Vlastně jsem o tom neměl
vůbec mluvit v přítomném čase. Toto všechno se stalo v minulosti,
my to nyní jen pozorujeme. Podle všeho, co víme, vypadá zbytek
vesmíru docela podobně tomu našemu. Není tu ve skutečnosti
v okolí tolik kvasarů. Ačkoliv na druhou stranu, to, že
většina materiálu byla již zkonzumována, může být dokonce naší vlastní supermasivní
černou dírou v centru Mléčné dráhy. V nějakém okamžiku v budoucnosti může být
schopná zkonzumovat hvězdný materiál, více jakéhokoli typu materiálu. To se může stát
asi za 4,5 miliardy let, kdy se srazíme s galaxií v Andromedě.
Snad jsem vám dal něco k zamyšlení.