Žádný jedlík se nemůže přejídat donekonečna. Pokud černé díry v centrech galaxií dosáhnou hmotnosti 50 miliard Sluncí, mohou začít ztrácet obklopující plynný disk, který využívají coby "kosmickou potravu". Mnoho galaxií hostí masivní černou díru v jejich středu. Kolem nich je prostor, ve kterém se rozprostírá oblak plynů. Tyto plyny mohou uvolňovat energii a vlivem její ztráty se postupně začnou přibližovat k černé díře, která je nakonec pohltí a zvětší tak svoji hmotu na jejich úkor. Tyto plynné disky jsou nestabilní s tendencí se rozdrobit na menší části a utvářet hvězdy.
Teoreticky tedy černá díra roste tím, že pohlcuje stabilní část plynného prstence. Přitom jej mění na nestabilní, až se prstenec nakonec rozpadne. Mnoho lidí myslelo, že černá díra něčeho takového dosáhnout nemůže. "Něco takového nám ani nepřišlo na mysl, abychom se tím vůbec zabývali, jelikož potřebná hmota je zkrátka příliš obrovská," řekl Andrew King z Univerzity Leicester ve Velké Británii.
Při pozorováních se však objevily náznaky toho, že velikost černých děr má své limity. V roce 2008 zkoumala nezávislá skupina pod vedením profesorky Pryi Natarajanové a Ezequiela Treistera z University of Concepcion v Chile, kolik černých děr v raném vesmíru se mohlo tímto způsobem "krmit" a jaké bylo dostupné množství potřebných plynů.
Došli ke zjištění, že když se vezme daný počet černých děr a jejich spotřeba materiálu od dob počátku vesmíru, mohly největší černé díry narůst do velikosti přibližně 50 miliard hmotnosti Slunce.
Velké množství objevených černých děr v posledních několika rocích přimělo Kinga, aby svoji pozornost obrátil k těmto kosmickým útvarům. Dosavadní nejmasivnější černé díry, které byly zjištěny, mají hmotu kolem 40 miliard Sluncí, a právě tato zjištění vedla Kinga k otázce výpočtu, jak velký by musel být poloměr černé díry, aby se plynný disk začal hroutit. A rovněž došel k číslu 50 miliard slunečních hmotností, stejně jako to vypočetli jeho kolegové.
Bez přítomnosti plynného disku se zastaví růst hmotnosti černé díry, právě na tomto horním limitu. Jediný způsob, jak tuto hmotnost ještě zvýšit, je pouze přímý pád nějaké hvězdy do černé díry, anebo srážka s jinou černou dírou. Avšak ani jeden z těchto dvou procesů nezvyšuje hmotnost černé díry tak účinně, jako pohlcování plynného disku. "Pokud nedojde ke splynutí černé díry s jiným podobným monstrem, nenastane téměř žádná změna její hmoty," říká King.
I když Natarajanová přišla s podobným limitem, domnívá se, že Kingovo přiblížení je příliš zjednodušené. Jeho výpočet se zaměřuje na stabilitu plynného prstence, zatímco Natarajanová argumentuje tím, že nelze zanedbávat celkovou hmotnost plynu kolem černé díry.
Když se plynový prstenec spirálovitě řítí do černé díry, je to provázeno rozhozením zbytku disku do okolního prostoru za vyzařování rentgenového záření, což vede k vyklizení, "vyčištění" okolního prostředí — tím se míní to, že černá díra, která příliš rychle absorbuje plynnou hmotu, se doslova zahltí a vyčistí své okolí vyvrhováním plynu. Pro to, aby popsaný proces nastal, je právě rozhodující množství plynu.
"Musíme nahlížet do středu naší galaxie, kde se ukrývá masivní černá díra," poznamenala Natarajanová, "nemůžeme si vystačit jen s gravitační stabilitou."
Zdroj: https://www.newscientist.com/article/dn28647-black-holes-have-a-size-limit-of-50-billion-suns/
Překlad: Petr Dvořák.
