Opavští astrofyzikové při svém dlouhodobém výzkumu černých děr došli k zajímavému zjištění: gravitační vlny uvolňované z okolí černých děr nebo při slučování dvou hmotných těles ve vesmíru jsou doprovázeny vlněním, které se dá přirovnat k akordům hrajících hudebních nástrojů.
Vlastnosti těchto „akordů“ umožní fyzikům nejen mnohem lépe určit parametry objektů, které tyto vlny generují, ale také předpovědět, zda lidstvu nehrozí případné nebezpečí z kosmu.
Akordy jako dozvuk kosmického dramatu
Vědce z Fyzikálního ústavu v Opavě v průběhu posledních let zaujaly vlastnosti tzv. dozvuků gravitačních vln, které se uvolňují z okolí hmotných černých děr či při slučování kompaktních kosmických objektů, například neutronových hvězd.
Ukázalo se, že součástí těchto dozvuků jsou i vyšší harmonické vlny, které se dají přirovnat k akordům hrajících hudebních nástrojů. „Tyto vyšší harmonické vlny, tedy něco jako kosmické akordy, mají oproti základním vlnám dozvuků gravitačních vln vždycky trošku jiné vlastnosti. A právě výzkum těchto odlišností nám může prozradit vlastnosti objektů, ze kterých byly gravitační vlny uvolněny,“ popisuje prof. Zdeněk Stuchlík, ředitel Fyzikálního ústavu v Opavě.
Černá díra jako hudební nástroj
Gravitační vlny se uvolňují jak z kolidujících hmotných kosmických objektů, tak i z černých děr samotných. Na ty se vědci zaměřili. „Představte si černou díru jako velký kosmický nástroj, jehož dozvuky gravitačních vln představují tóny symfonie,“ vysvětluje dr. Roman Konoplya z Fyzikálního ústavu v Opavě, hlavní autor této vědecké práce.
„Tyto vibrace, známé jako kvazinormální módy, si můžeme představit jako hudební pozadí, které obohacuje hlavní tón houslí nebo klavíru. Vědci se tradičně soustředili na onen ,hlavní tón‘, který zůstává relativně nezměněn. Ovšem ,tóny‘ v pozadí se ukázaly být mnohem zajímavější,“ doplňuje dr. Konoplya, který je původem z Ukrajiny.
Akordy odhalí neviděné
Podle opavských vědců jsou vlastnosti „kosmických akordů“ extrémně citlivé na drobné změny v blízkosti horizontu událostí černé díry. Tyto podtóny mohou poskytnout nový pohled na geometrii černých děr, o kterých se dříve předpokládalo, že jsou k nerozeznání od jiných vesmírných objektů, jako jsou například teoretické „časoprostorové zkratky“ známé jako červí díry.
„Pomocí pokročilých modelů jsme zjistili, že zatímco hlavní tón zůstává stabilní, tyto vyšší podtóny se mohou výrazně lišit s malými změnami v blízkosti horizontu událostí. Tento objev se dá přirovnat ke zjištění, že zvuk každého hudebního nástroje obsahuje jemné podtóny, které odhalí jeho specifické vlastnosti či nedokonalosti,“ vysvětluje dr. Konoplya v tiskové zprávě rozeslané médiím.
Sondování geometrie černé díry prostřednictvím kosmických akordů je podle něj zásadní pro pochopení základní gravitační teorie, která může zahrnovat opravy Einsteinovy klasické teorie.
Nebezpečí z kosmu
Zjištěné „akordy“ umožňují detekovat některé mimořádné jevy ve vesmíru, které by potenciálně mohly ohrozit lidstvo. Jak vysvětlil pro Epoch Times Petr Horálek z Fyzikálního ústavu v Opavě, gravitační vlny jsou produkovány energeticky mimořádnými událostmi, např. kolapsem neobyčejně velkých a hmotných hvězd.
„Při těchto jevech může dojít k uvolnění velkého množství energie, která může mít nedozírné následky. ,Akordy‘ umožňují tyto jevy rozlišit od jiných a predikovat příchod vysokoenergetického nebezpečného záření, před nímž by se lidstvo mohlo včas ochránit, a to například evakuací do betonových bunkrů,“ říká Horálek.
Jak se zjišťují kosmické akordy
Vědci ke zjištění vibrací ve vesmíru používají detektory gravitačních vln jako LIGO nebo Virgo. Ty jsou schopny zaznamenat primárně základní tón kvazinormálních módů. Budoucí přístroje, jako je plánovaná vesmírná observatoř LISA, která je společným projektem NASA a ESA (Evropská vesmírná agentura), by měly být schopny změřit tyto slabé „kosmické akordy“ mnohem lépe.
To vědcům poskytne mnohem přesnější obrázek o doposud nepozorovatelných okrajích černých děr. „Tyto podtóny v blízkosti horizontu událostí černých děr pomohou vědcům odlišit jevy vyvolané v hmotě obklopující černou díru – například z rozpadající se hvězdy – od hmoty samotné černé díry,“ líčí dr. Konoplya.
„Doposud vědci vlastnosti černých děr jen odhadovali na základě jejich interakce s okolní hmotou. Ovšem kosmické akordy budou hrát zcela zásadní roli při výzkumu skutečných charakteristik samotné černé díry,“ slibuje si fyzik.
Vědci v podstatě doufají, že pozorným „nasloucháním“ symfonii kvazinormálních módů odhalí nová tajemství o samotné struktuře prostoru a času kolem černých děr. Tento pokrok by nás mohl přivést o krok blíže k pochopení těchto stále záhadných kosmických objektů i zákonů, jimiž se řídí.
