Černá díra je objekt, který kolem sebe křiví čas a prostor takovým způsobem, že z něj nemůže uniknout ani světlo. Samotnou černou díru vidět nelze, ale materiál do ní padající vytváří disk, nad kterým se nachází oblast s elektrony o teplotě v miliardách stupňů. Tato oblast se nazývá koróna.

Tým AV ČR vyvinul program, pomocí kterého lze efektivně simulovat ozvěny rentgenového záření koróny od takzvaného akrečního disku v blízkosti černých děr.

"K výsledkům studie bylo možné dospět jenom za použití tohoto kódu, který je zároveň přesný a dostatečně rychlý pro modelování dat, kdy se musí porovnat předpověď fyzikálního modelu s napozorovanými daty pro různé hodnoty charakterizující systém, např. hmotnost černé díry a její rotace," uvedl hlavní autor použitého kódu Michal Dovčiak.

Vědci poprvé použili rentgenovou observatoř XMM-Newton, pomocí níž mapovali okolí černé díry v jádru aktivní galaxie IRAS 13224-3809. Tato galaxie je jeden z nejproměnlivějších zdrojů rentgenového záření na obloze. Prochází velkými a rychlými změnami, jeho jasnost se změní i padesátinásobně v průběhu několik hodin. Pozorování trvalo více než 23 dní.

Jak koróna mění rychlost, mění se i světelná ozvěna

Astronomové hledali ozvěny rentgenového záření z koróny odražené od disku, aby zmapovali geometrii této oblasti. Přitom si ale všimli, že samotná koróna změnila svoji velikost velice rychle, a to v průběhu několika dní.

"Tak jak koróna mění svoji velikost, tak se mění i světelná ozvěna - podobně jak by se měnila ozvěna hlasu v katedrále, kdyby se její strop pohyboval nahoru a dolů. Pozorováním změn v ozvěně jsme byli schopni pozorovat změny samotné koróny," uvedl hlavní autor studie William Alston z University of Cambridge. Tím, jak se koróna měnila, mohli vědci podle něj také získat přesnější hodnoty hmotnosti a rotace černé díry.

"Studie, jako je tato, jsou velice důležité nejen pro pochopení, jak fungují černé díry, jaké mají vlastnosti a jak působí na hmotu v jejich okolí, ale sekundárně také pomáhají rozvíjet nové metody pro jejich výzkum," uvedl Suchan.

Charakteristika blízkého okolí černých děr je také jedním z hlavních cílů družice Athena, kterou Evropská kosmická agentura (ESA) plánuje vypustit počátkem budoucího desetiletí.