Student World

tisková zpráva Evropské jižní observatoře č. 44/2013

Jejich cílem bylo odhalit, jakým způsobem výtrysky ovlivňují své okolí. Přitom se jim podařilo získat dosud nejlepší záběr oblaků molekulárního plynu nedaleko klidné černé díry a zachytit nečekaný náznak spodní části mohutného jetu.

V srdci téměř všech galaxií ve vesmíru, včetně té naší, se nacházejí supermasivní černé díry s hmotnostmi až několika miliard Sluncí. V dávné minulosti všechny tyto bizarní objekty hýřily aktivitou. Ze svého okolí pohlcovaly obrovské množství hmoty a přitom mimořádně jasně zářily. Malou část látky vyvrhovaly zpět do vesmíru v podobě extrémně mohutných výtrysků (jetů). V současném vesmíru je většina černých děr mnohem méně aktivní, než za svého mládí. Ale vzájemná interakce jetů a jejich okolí stále ovlivňuje vývoj galaxií.

V nových studiích publikovaných v odborném časopise Astronomy & Astrophysics dva týmy astronomů využily teleskop ALMA ke zkoumání jetů vycházejících z černých děr ve dvou velmi odlišných případech: u nedaleké a relativně klidné černé díry v galaxii NGC 1433 a u velmi vzdáleného aktivního galaktického jádra PKS 1830-211.

„Pozorování pomocí radioteleskopu ALMA odhalila překvapivou spirální strukturu v oblaku molekulárního plynu nedaleko středu galaxie NGC 1433,“ říká Françoise Combes (Observatoire de Paris, Francie), hlavní autor prvního článku. „Ta objasňuje, jakým způsobem proudí hmota do chřtánu černé díry a dodává energii pro její aktivitu. Díky novým pozorováním radioteleskopem ALMA s vysokým rozlišením se nám podařilo objevit jet hmoty proudící od černé díry, který se táhne jen do vzdálenosti asi 150 světelných let. Jedná se o dosud nejmenší pozorovaný odtok molekulárního plynu u jiné galaxie.“

Objev odtoku hmoty, kterou s sebou strhává jet vycházející z centrální černé díry, ukazuje na způsob, jakým mohou jety zastavit vznik hvězd a regulovat růst centrálních výdutí galaxií [1].

Supermasivní černou díru s jetem pozoroval také tým, který vedl Ivan Martí-Vidal (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Švédsko). V tomto případě se však jednalo o mnohem aktivnější a jasnější exemplář ve vzdálené galaxii PKS 1830-211 [2]. Jedná se o neobvyklý případ, kdy světlo vzdálené aktivní galaxie na cestě k nám prochází skrze jinou hmotnou mezilehlou galaxii a je tak ovlivněno efektem gravitační čočky [3].

Černé díry čas od času najednou pohltí větší množství hmoty [4], která krátkodobě zvýší výkon jetu a tím dojde k emisi různých typů záření až po ty s vysokou energií. Nyní se pomocí radioteleskopu ALMA podařilo tento jev náhodně zachytit právě v galaxii PKS 1830-211.

„Pozorování tohoto jevu pomocí ALMA bylo naprosto náhodné. Pozorovali jsme galaxii PKS 1830-211 z jiného důvodu, když jsme si všimli, že mezi jednotlivými snímky gravitační čočky dochází k variacím v barvě a intenzitě. Pečlivou analýzou tohoto neočekávaného chování jsme dospěli k závěru, že jsme obrovskou náhodou pozorovali právě v okamžiku, kdy byla do ústí jetu v těsné blízkosti černé díry uvolněna nová hmota,“ říká Sebastien Muller, spoluautor druhého článku.

Členové týmu se rovněž pokusili zjistit, jestli se úkaz podařilo zaznamenat i prostřednictvím jiných přístrojů. Překvapivě nalezli velmi jasný signál v oblasti gama záření, a to díky rutinním přehlídkovým pozorováním prováděným kosmickým teleskopem pro rentgenovou oblast Fermi (Fermi Gamma-ray Space Telescope, NASA). Proces, který způsobil zvýšené vyzařování na dlouhých vlnových délkách sledovaných prostřednictvím ALMA, byl zodpovědný rovněž za zvýšení jasnosti jetu v celém spektru až po ty nejkratší možné vlnové délky [5].

“Je to poprvé, co se podařilo najít takto jasnou spojitost mezi zářením gama a sub-milimetrovými rádiovými vlnami při pozorování přírodního jevu v ukotvení jetu u černé díry,“ dodává Sebastien Muller.

Tato dvojice publikovaných pozorování je pouhým začátkem výzkumu jetů u supermasivních černých děr, ať již blízkých či vzdálených. Françoise Combes a jeho tým již zkoumají další nedaleké galaxie pomocí ALMA a předpokládá se, že unikátní objekt PKS 1830-211 bude v budoucnu cílem podrobnějšího výzkumu pomocí ALMA i jiných teleskopů.

„Máme se pořád hodně co učit o tom, jak černé díry vytvářejí tyto mohutné jety hmoty a záření“, dodává Ivan Martí-Vidal. „Ale tyto nové výsledky, které byly získány ještě před dokončením teleskopu ALMA, ukazují, že se jedná o unikátní mocný nástroj pro výzkum jetů. Objevování právě začíná!“

Převzato ze stránek Hvězdárny Valašské Meziříčí

Poznámky

[1] Tento proces, který bývá označován jako ‚zpětná vazba‘, by mohl vysvětlit záhadný vztah mezi hmotou černé díry v jádře galaxie a hmotností okolní galaktické výduti. Tím, jak černá díra vtahuje plyn, stává se aktivnější, při tom vytváří jety, které naopak plyn z jejího okolí vypuzují, až dojde ke zpomalení hvězdotvorby.

[2] Galaxie PKS 1830-211 má rudý posuv 2,5, což znamená, že jejímu světlu trvalo asi 11 miliard let, než doletělo k nám. Světlo, které dnes vidíme, galaxii opustilo v době, kdy bylo stáří vesmíru jen 20 % současného věku. Pro srovnání světlo galaxie NGC 1433 putovalo vesmírem jen 30 milionů let, což je z kosmického pohledu poměrně krátká doba.

[3] Einsteinova obecná teorie relativity předpovídá, že světelné paprsky se odchylují od přímého směru při průchodu kolem hmotného objektu, například galaxie. Tomuto jevu se říká gravitační čočka a poprvé byla pozorována v roce 1979. Od té doby jich byla objevena celá řada. Gravitační čočka může vytvořit vícenásobné obrazy, případně způsobit zborcení a zvětšení obrazu objektů v pozadí.

[4] Hmota padající do černé díry může být hvězda nebo molekulární oblak. Podobný jev je v současnosti pozorován i v centru naší Galaxie.

[5] Energie je vyzářena v podobě paprsků gama, které mají nejkratší vlnovou délku a nejvyšší energii z celého elektromagnetického spektra.

autor Jiří Srba