Student World

tisková zpráva Evropské jižní observatoře č. 27/2013

Na základě těchto pozorování vědci objevili, že oproti očekávání prach nevytváří kolem černé díry jen toroidální útvar podobný duši pneumatiky, ale vyskytuje se nad i pod rovinou tohoto toroidu. Zdá se, že chladný prach proudí směrem od černé díry. Jedná se o překvapivý objev, jehož vysvětlení je pro současné teorie obtížné. Ukazuje nám však, jak se černá díra vyvíjí a jakým způsobem probíhá její interakce s okolím.

V posledních dvaceti letech astronomové objevili, že většina galaxií hostí ve svém středu obří černou díru. Některé z těchto černých děr narůstají díky pohlcování hmoty ze svého okolí. Při tomto procesu se z nich stávají objekty, které uvolňují největší množství energie ve vesmíru – aktivní galaktická jádra (active galactic nuclei, AGN). Centrální část těchto chrličů energie je obklopena prstencem prachu [1] zavlečeného z okolního prostoru – vzniká podobně jako malý vír v odtoku vany při jejím vypouštění. Předpokládalo se, že většina silného vyzařování aktivních galaktických jader v oblasti infračerveného záření pochází právě z tohoto prstence.

Nová pozorování nedaleké aktivní galaxie NGC 3783 provedená pomocí výkonného interferometru VLTI (Very Large Telescope Interferometer [2]) na observatoři ESO/Paranal v Chile však vědcům přinesla překvapení. Zatímco horký prach o teplotě 700 až 1000 °C skutečně vytváří toroidální útvar, velké množství chladnějšího prachu se vyskytuje nad a pod rovinou tohoto disku [3].

Sebastian Hönig (University of California Santa Barbara, USA a Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Německo), hlavní autor článku prezentujícího tyto nové výsledky, vysvětluje: „Poprvé se nám podařilo zkombinovat detailní pozorování chladného prachu o pokojové teplotě v okolí jádra aktivní galaxie s podobně detailními záběry horkého prachu. Jedná se o dosud největší soubor infračervené interferometrie aktivního galaktického jádra, jaký byl dosud publikován.“

Nově objevený chladný prach proudí pryč od černé díry. A tento tok musí hrát klíčovou roli v komplikovaných vztazích mezi černou dírou a jejím okolím. Černá díra krmí svůj nenasytný apetit materiálem, ale intenzivní vyzařování, které přitom vzniká, zároveň odfukuje hmotu pryč. Zatím není zcela jasné, jak tyto procesy mohou fungovat společně a jak umožňují černé díře vyvíjet se a růst v rámci galaxie. Vznik prachového proudu je však novou indicií pro řešení této hádanky.

Aby astronomové mohli zkoumat centrální oblast galaxie NGC 3783, bylo nutné použít výkonu hlavních dalekohledů ESO/VLT. Jejich vzájemná spolupráce umožňuje vytvořit mohutný interferometr, který poskytuje data s rozlišením odpovídajícím dalekohledu o průměru 130 m.

Další člen výzkumného týmu Gerd Weigelt (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Německo) vysvětluje: „Kombinací mimořádné sběrné plochy velkých zrcadel dalekohledů VLT se nám podařilo získat dostatečné množství světla, abychom mohli interferometricky sledovat i slabé objekty. To nám umožnilo zkoumat velmi malou oblast, velikostí zhruba srovnatelnou se vzdáleností mezi Sluncem a nejbližší další hvězdou, v galaxii ležící desítky milionů světelných let daleko. Na světě v současnosti není žádný jiný systém pro infračervenou nebo viditelnou oblast, který by něco podobného dokázal.“

Uvedená pozorování by mohla přinést změnu v chápání aktivních galaktických jader. Existují přímé důkazy, že prach je vytlačován pryč intenzivním vyzařováním. Modely simulující rozložení prachu nebo růst a vývoj superhmotných černých děr musejí nyní vzít tento nově objevený jev v úvahu.

Sebastian Hönig k tomu dodává: „Opravdu se nemůžeme dočkat přístroje MATISSE, který umožní propojení všech hlavních dalekohledů VLT a jejich současné pozorování v blízkém a středním infračerveném pásmu – přinese nám to ještě detailnější pohled.“ MATISSE je přístroj druhé generace pro dalekohledy VLT a je v současnosti v konstrukční fázi vývoje.

Převzato ze stránek Hvězdárny Valašské Meziříčí

Poznámky

[1] Kosmický prach se skládá z křemíkových a uhlíkatých zrn – materiálů, které jsou hojné i na Zemi. Saze vznikající při hoření svíčky se kosmickému prachu velmi podobají, ale jejich rozměry jsou stále 10krát větší ve srovnání s typickým zrnkem uhlíkatého kosmického prachu.

[2] Interferometr VLTI vznikne kombinací některých ze čtveřice velkých dalekohledů VLT (Unit Telescopes, průměr primárního zrcadla 8,2 m) a pohyblivých pomocných dalekohledů (VLT Auxiliary Telescopes, průměr primárního zrcadla 1,8 m). To umožňuje využívat interferometrických metod, při kterých sofistikovaná zařízení zajišťují kombinaci světla z několika dalekohledů a provádějí tak jedno kombinované pozorování. I když tato metoda jen málo kdy vede ke vzniku konkrétního snímku, umožňuje dramaticky zvýšit rozlišovací schopnost, a tedy úroveň detailů, které je možné u daného objektu pozorovat. Výsledky jsou srovnatelné s tím, co by naměřil kosmický dalekohled o průměru 100 m.

[3] Rozložení horkého plynu bylo mapováno pomocí přístroje AMBER, určeného pro interferometr VLTI, který pracuje v blízké infračervené oblasti. Novější pozorování uváděná v této zprávě byla provedena přístrojem MIDI na vlnových délkách 8 a 13 mikrometrů ve středním infračerveném pásmu.

autor Jiří Srba