Sagittarius A*

Sagittarius A* je supermasivní černá díra v srdci Mléčné dráhy — nehybný bod, kolem něhož se pomalu otáčí celá galaxie, včetně našeho Slunce. Obsahuje hmotnost odpovídající zhruba 4,3 milionu Sluncí, přesto je to vše stlačeno do oblasti ne širší než dráha Merkuru, ve vzdálenosti asi 27 000 světelných let směrem k souhvězdí Střelce.

Její název (vyslovovaný „Sagittarius A hvězda“) se nepodobá žádné planetě: hvězdička označuje kompaktní, jasný rádiový zdroj ukrytý uvnitř většího komplexu Sagittarius A. V roce 2022 se stala teprve druhou černou dírou, jež byla kdy přímo vyfotografována, po obřím objektu v galaxii M87 — tato však leží v našem vlastním kosmickém sousedství.

Nikoli místo, ale hranice

Černá díra nemá povrch. To, čemu říkáme její „velikost“, je horizont událostí — jednosměrná hranice, z níž neunikne ani světlo. Pro hmotnost 4,3 milionu Sluncí má tento horizont poloměr přibližně 12,7 milionu km, což je zhruba osmnáctkrát více než šířka Slunce, ale zároveň dost málo na to, aby se pohodlně vešel dovnitř dráhy Merkuru. Vše uvnitř je před námi navždy skryto.

Sagittarius A* je rotující, takzvaná Kerrova černá díra. Modelování jejího akrečního proudu a rentgenových vzplanutí naznačuje, že se může točit poměrně rychle — odhady se pohybují v rozmezí zhruba 0,5 až 0,9 z teoretického maxima 1 — což znamená, že strhává samotnou strukturu prostoru kolem sebe, byť přesná hodnota zůstává nejistá. Nemá „teplotu“ v obvyklém smyslu, ale tenké plazma vířící kolem ní je zahřáto na zhruba deset miliard stupňů a vyzařuje světlo, díky němuž ji vůbec můžeme spatřit.

Fotografie, na kterou bylo potřeba celé planety

Dne 12. května 2022 zveřejnila spolupráce Event Horizon Telescope první přímý snímek Sagittaria A*: zářivý oranžový prstenec přehřátého plynu obklopující temný centrální stín. Stín má na obloze rozměr pouhých 51,8 mikrooblouhových vteřin — spolupráce přirovnala tuto výzvu k hledání koblihy na povrchu Měsíce.

Žádný jediný talíř by nedokázal rozlišit něco tak nepatrného. Místo toho bylo osm rádiových observatoří roztroušených od chilské pouště Atacama po Španělsko, Havaj, Arizonu, Mexiko a jižní pól propojeno do virtuálního dalekohledu o velikosti celé Země, zaměřeného na galaktické centrum během dubna 2017. Plyn kolem Sgr A* se pohybuje téměř rychlostí světla a oběh dokončí za pouhé minuty, takže se jeho vzhled měnil i v průběhu sběru dat — to je jeden z důvodů, proč analýza trvala o pět let déle než u dřívějšího snímku M87.

Hvězdy, které ji prozradily

Dávno předtím, než vznikla jakákoli fotografie, se černá díra prozradila prostřednictvím gravitace. Po celá desetiletí sledovaly dva týmy — vedené Reinhardem Genzelem v Německu a Andreou Ghezovou ve Spojených státech — pomocí největších dalekohledů světa jednotlivé hvězdy, jak se řítí kolem neviditelného bodu v centru galaxie. Jedna hvězda, katalogizovaná jako S2, obíhá kolem Sgr A* po těsné šestnáctileté dráze a v květnu 2018 se k ní přiblížila na vzdálenost zhruba 18 miliard km rychlostí téměř tří procent rychlosti světla.

Světlo hvězdy se při výstupu z gravitační jámy černé díry protáhlo směrem k červenější vlnové délce — přesně podle gravitačního rudého posuvu, jak jej předpovídá Einsteinova obecná relativita. Tato desetiletí trvající sledování hvězdných drah přesně určila hmotnost s přesností na zlomek procenta a vynesla Genzelovi a Ghezové podíl na Nobelově ceně za fyziku za rok 2020, spolu s Rogerem Penrosem.

Překvapivě tichý netvor

Vzhledem ke své velikosti je Sagittarius A* pozoruhodně klidný. Netrhá na kusy hvězdy ani nevysílá záření na úrovni kvasarů; pohltí jen zhruba stotisícinu hmotnosti Slunce látky ročně, a i z toho je velká část znovu vymrštěna dřív, než by mohla spadnout dovnitř. Ve srovnání s aktivně hodujícími černými dírami ve vzdálených galaxiích je ta naše prakticky spící.

Zcela tichá ale není. Vesmírné dalekohledy jako NASA Chandra a NuSTAR ji pravidelně zachycují při vzplanutích v rentgenovém záření — krátkých zjasněních, o nichž se soudí, že pocházejí z magnetické aktivity v padajícím plynu. Ve starobylých světelných ozvěnách jsou také náznaky, že Sgr A* byla zhruba před dvěma stoletími mnohem aktivnější.

Od rádiového záblesku ke galaktické kotvě

Sgr A* objevili 13. a 15. února 1974 Bruce Balick a Robert Brown, kteří pomocí rádiového interferometru v Green Banku zaznamenali neobvykle kompaktní rádiový zdroj v centru galaxie. Brown později vymyslel název — přidal hvězdičku, aby naznačil, že zdroj je „vzrušující“, po vzoru značení používaného pro excitované atomy — a název se ujal.

Dnes víme, že onen slabý rádiový bod označuje gravitační kotvu Mléčné dráhy: uzel, kolem něhož obíhá několik set miliard hvězd, mezi nimi i naše Slunce, přičemž jeden oběh mu trvá zhruba 230 milionů let.

Proč ji nelze spatřit okem

Na rozdíl od planety nebo komety je Sagittarius A* nemožné spatřit pouhým okem. Leží za hustými mraky mezihvězdného prachu, které téměř úplně blokují viditelné světlo, a proto byla objevena v rádiových vlnách a dodnes se zkoumá v rádiovém, infračerveném a rentgenovém oboru spíše než v optickém. Co ale udělat můžete, je podívat se směrem k souhvězdí Střelce, nízko nad letní oblohou na severní polokouli, a uvědomit si, že nejhustší hvězdné mraky Mléčné dráhy tam ve svém úplném středu skrývají stín o hmotnosti čtyř milionů Sluncí, k jehož vyfotografování bylo zapotřebí dalekohledu o velikosti planety.