Astronomická společnost Chomutov

                                                                               ^{další články               +}      

kosmologie

přidáno  27.12.2021

Pohled do aktivního jádra galaxie

V srdci většiny galaxií jsou supermasivní černé díry. Když aktivně pohlcují hmotu, vyzařují obrovské množství horkých plynů, záření a rychlých částic. Jak se ale bude vyzařovaný materiál v průběhu času vyvíjet, zatím nebylo jasné. Astronomům se však nyní poprvé podařilo rekonstruovat vývoj takových emisí v průběhu času pomocí radiových a rentgenových teleskopů. Ukázalo se, že křehce vypadající plynové bubliny a vlákna vydrží úžasně dlouho - více než sto milionů let - a že se mohou dostat daleko za hranice své domovské galaxie.

Supermasivní černé díry a jejich galaktičtí „hostitelé“ jsou úzce propojeni: Jak aktivní je centrální černá díra, určuje, tak rychle galaxie roste nebo tak aktivně tvoří hvězdy. Pokud takové jádro galaxie pohltí spoustu hmoty ve formě prachu nebo dokonce hvězd, uvolní se tím obrovské množství energie. Část uniká do vesmíru ve formě vysokoenergetického záření, které může zviditelnit aktivní jádra galaxií jako kvazary po miliardy světelných let. Aktivní, supermasivní černá díra zároveň uvolňuje proudy částic, které jsou téměř stejně rychlé jako světlo. Vzájemné působení těchto paprsků s okolní hmotou a magnetickými poli vytváří bubliny a vlákna horkého ionizovaného plynu, které rozhodujícím způsobem formují galaktické prostředí a ovlivňují tvorbu hvězd.

Kosmické plynové útvary

Ale jak se tyto emise z aktivní černé díry v čase mění a jak dlouho například trvá, než se nově vytvořené plynové struktury rozpustí v galaktickém a mezigalaktickém médiu, bylo dosud nejasné. Důvod: Tyto výtrysky z černé díry byly dosud mapovány a sledovány především pomocí synchrotronového (v pulzním kruhovým urychlovačem) záření elektronů, které jsou v nich silně zrychleny. Protože ale částice v plynných formacích ztrácejí energii, toto záření také rychle odezní. "Nejpokročilejší fáze jejich vývoje proto zůstaly bez dokladů a to nám brání plně porozumět tomu, jak jsou propojeny s externím médiem a jaká je zpětná vazba," vysvětluje Marisa Brienza z University of Bologna a její kolegové.

Mezitím disponuje astronomie novými teleskopy, které jsou tak výkonné, že zachycují i to nejslabší záření elektronů v těch nejstarších plynových bublinách a plynové obzory které vznikají okolo černých děr. K těmto studiím používají vědci rádiové antény nízkofrekvenčních oblastí (LOFAR) v Holandsku, jedním z nejvýkonnějších radioteleskopů při nízkých frekvencí na světě. S ním nasměřoval vědecký tým okolo 200 miliónů světelných let vzdálenou kupu galaxií Nest200047. V jejím středu leží obvzláště hmotná galaxie s aktívní superhmotnou černou dírou. Skrz pozorování v rozsahu 53 a 144 megaherzů se podařilo astronomům zviditelnit i ty nejstarší emise této černé díry. Současně k tomu byl nasměrován na tuto galaxii rentgenový teleskop eROSITA a pozorovali rentgenové záření při vzájemném působení výstupu materálu z černé díry s intergalaktickým prostředím.

Stabilní po miliony let

Tato společná pozorování umožnila astronomům rekonstruovat osud horkých plynů vycházejících z černé díry po více než 100 milionů let. „Naše pozorování ukazují nebývalý vývoj více generací bublin vycházejících z aktivního jádra galaxií ve skupině galaxií v nebývalé míře podrobností,“ uvádí Brienza a její tým. Záběry mimo jiné odhalily, jak se v blízkosti černé díry vytvářejí čerstvé bubliny horké plazmy jako hřibovité výběžky. To pak vytváří bubliny a prstencové struktury, které migrují ven, podobně jako plynové bubliny stoupající ve vodě. Podrobnější analýzy odhalily, že některé bubliny pozorované v Nest200047 musely být starší než 100 milionů let.

Rentgenová data ukázala, že i starší zbytky takových bublin ve formě tenkých plynových vláken dlouhé miliony světelných let sahají daleko za původní galaxii. "Dalo by se očekávat, že tato tenká, dlouhá vlákna byla dlouho zničena náhodnými, turbulentními pohyby," píší vědci. Především kontakt s dosti turbulentním mezigalaktickým médiem by se měl ve skutečnosti rozptýlit a rozpustit tato tenká plynová vlákna. "Skutečnost, že si bubliny a vlákna zachovaly svoji celistvost i po stovkách milionů let a po stotisících světelných let, tomu však odporuje." Astronomové se domnívají, že zde hrají rozhodující roli magnetická pole v těchto zjevně křehkých plynových struktur, aby zůstaly tak dlouho nesmíšené.

© wissenschaft.de - Nadja Podbregar

18. října 2021

https://www.wissenschaft.de/astronomie-physik/einblick-in-einen-aktiven-galaxienkern/