Černá díra se krmí oblaky chladného mezigalaktického plynu

Tisková zpráva Evropské jižní observatoře 18/2016

Nová pozorování provedená pomocí ALMA poskytují první přímý důkaz, že oblaky chladného a hustého plynu mohou vznikat kondenzací horkého mezigalaktického plynu a následně padat do středu galaxie, kde se stávají 'potravou' pro superhmotnou černou díru. Mění se tak pohled astronomů na způsob, jakým superhmotné černé díry získávají další hmotu při procesu akrece.

Astronomové se dosud domnívali, že v těch největších galaxiích jsou superhmotné černé díry (supermassive black holes) pod trvalou dietou skládající se z horkého ionizovaného plynu, který získávají z hala své galaxie. Nová pozorování provedená pomocí radioteleskopu ALMA však ukázala, že pokud v okolním mezigalaktickém prostoru panují vhodné podmínky, může se černá díra příležitostně přikrmovat nasáváním obřích oblaků velmi chladného molekulárního plynu.

„Ačkoliv se jedná o jednu z významných teoretických předpovědí nedávné minulosti, naše pozorování je prvním jednoznačným důkazem, že černé díry získávají hmotu prostřednictvím chaotického nasávání chladného plynu,“ říká hlavní autor článku Grant Tremblay (Yale University, New Haven, Connecticut, USA). „Je vzrušující si uvědomit, že jsme možná pozorovali, jak v této galaxií dochází ke krmení černé díry o hmotnosti 300 milionů Sluncí.“

Grant Tremblay a jeho kolegové použili radioteleskop ALMA ke zkoumání neobvykle jasné kupy asi padesáti galaxií, která je známa pod označeném Abell 2597. Ve středu tohoto uskupení se nachází hmotná eliptická galaxie s nepoetickým popisným jménem Nejjasnější galaxie kupy Abell 2597. Prostor mezi galaxiemi v kupě je vyplněn horkým ionizovaným plynem, který byl nedávno pozorován v rentgenové oblasti spektra pomocí kosmického teleskopu Chandra (Chandra X-ray Observatory, NASA).

„Tento velmi horký, opravdu velmi horký, plyn se může rychle ochladit, kondenzovat a začne padat ke středu galaxie podobně, jako když v zemské atmosféře vznikají v teplém vlhkém vzduchu oblaky, ze kterých se spustí déšť,“ vysvětluje Grant Tremblay. „Nově zkondenzované oblaky plynu jsou vtahovány do galaxie a stávají se zdrojovým materiálem pro tvorbu nových hvězd a také krmivem pro superhmotnou černou díru.“   

Nedaleko od středu galaxie vědci pozorovali zhruba tuto situaci: trojice rozsáhlých shluků chladného plynu, každý o hmotnosti 1 milionu Sluncí a průměru desítek světelných let, se řítí do jádra galaxie rychlostí kolem 1 milionu kilometrů za hodinu.

Za normálních okolností by však byl problém na takovou vzdálenost rozeznat objekty těchto rozměrů, a to i s mimořádným rozlišením radioteleskopu ALMA. Přítomnost oblaků se ale podařilo odhalit na základě jejich miliardu let dlouhého ‚stínu‘, který vrhají směrem k Zemi [1].  

Na základě dalších pozorovacích dat získaných pomocí radioteleskopu VLBA (National Science Foundation’s Very Long Baseline Array) se ukázalo, že oblaky pozorované pomocí ALMA se nacházejí pouze asi 300 světelných let od středu galaxie – v astronomickém měřítku tady v podstatě balancují na okraji černé díry těsně před vlastním pohlcením. 

I když ALMA byla schopna detekovat pouze trojici oblaků chladného plynu v blízkostí černé díry, astronomové spekulují, že ve skutečnosti by jich v prostoru galaxie mohly existovat tisíce. Tím by byla zajištěna dodávka hmoty do černé díry, a tedy i její aktivita, na velmi dlouhou dobu.  

Astronomové nyní plánují použít radioteleskop ALMA ke hledání podobných procesů i v dalších galaxiích, aby zjistili, zda jsou skutečně tak běžné, jak současné teorie předpovídají.

Poznámky

[1] Stíny vznikají za situace, když hustý oblak postupující do středu galaxie brání průchodu části záření z pozadí, které na milimetrových vlnových délkách elektromagnetického záření produkují elektrony po spirále kroužící podél magnetických polí v těsné blízkosti centrální superhmotné černé díry.

Další informace

Výzkum byl prezentování v článku „Cold, clumpy accretion onto an active supermassive black hole” autorů Grant R. Tremblay a kol., který byl zveřejněn 9. června 2016 ve vědeckém časopise Nature.

 
Složení týmu: Grant R. Tremblay (Yale University, New Haven, Connecticut, USA; ESO, Garching, Germany), J. B. Raymond Oonk (ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy, Dwingeloo, Nizozemí; Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Nizozemí), Françoise Combes (LERMA, Observatoire de Paris, PSL Research University, College de France, CNRS, Sorbonne University, Paris, Francie), Philippe Salomé (LERMA, Observatoire de Paris, PSL Research University, College de France, CNRS, Sorbonne University, Paris, Francie), Christopher O’Dea (University of Manitoba, Winnipeg, Canada; Rochester Institute of Technology, Rochester, New York, USA), Stefi A. Baum (University of Manitoba, Winnipeg, Kanada; Rochester Institute of Technology, Rochester, New York, USA), G. Mark Voit (Michigan State University, East Lansing, Michigan, USA), Megan Donahue (Michigan State University, East Lansing, Michigan, USA), Brian R. McNamara (Waterloo University, Waterloo, Ontario, Kanada), Timothy A. Davis (Cardiff University, Cardiff, Spojené království; ESO, Garching, Německo), Michael A. McDonald (Kavli Institute for Astrophysics & Space Research, MIT, Cambridge, Massachusetts, USA), Alastair C. Edge (Durham University, Durham, Spojené království), Tracy E. Clarke (Naval Research Laboratory Remote Sensing Division, Washington DC, USA), Roberto Galván-Madrid (Instituto de Radioastronomía y Astrofísica, UNAM, Morelia, Michoacan, Mexico; ESO, Garching, Německo), Malcolm N. Bremer (University of Bristol, Bristol, Spojené království), Louise O. V. Edwards (Yale University, New Haven, Connecticut, USA), Andrew C. Fabian (Institute of Astronomy, Cambridge University, Cambridge, Spojené království), Stephen Hamer (LERMA, Observatoire de Paris, PSL Research University, College de France, CNRS, Sorbonne University, Paris, Francie), Yuan Li (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA ), Anaëlle Maury (Laboratoire AIMParis-Saclay, CEA/DSM/Irfu CNRS, University Paris Diderot, CE-Saclay, Gif-sur-Yvette, Francie), Helen Russell (Institute of Astronomy, Cambridge University, Cambridge, Spojené království), Alice C. Quillen (University of Rochester, Rochester, New York, USA), C. Megan Urry (Yale University, New Haven, Connecticut, USA), Jeremy S. Sanders (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching bei München, Německo) a Michael Wise (ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy, Dwingeloo, Nizozemí).

Astronomická observatoř ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je mezinárodním partnerským projektem organizací ESO, NSF (US National Science Foundation) a NINS (National Institutes of Natural Sciences) v Japonsku ve spolupráci s Chilskou republikou. ALMA je za členské státy financována ESO, NSF ve spolupráci s NRC (National Research Council of Canada) a NSC (National Science Council of Taiwan) a NINS ve spolupráci s AS (Academia Sinica) na Taiwanu a KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute) v Koreji.

Výstavba a provoz observatoře ALMA jsou ze strany Evropy řízeny ESO, ze strany Severní Ameriky NRAO (National Radio Astronomy Observatory), která je řízena AUI (Associated Universities, Inc.), a za východní Asii NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Spojená observatoř ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) poskytuje jednotné vedení a řízení stavby, plánování a provoz teleskopu ALMA.

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope), který se stane „největším okem hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• vědecký článek
• snímky radioteleskopu ALMA

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV , Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Grant Tremblay; Yale University; New Haven, Connecticut, USA; Tel.: +1 207 504 4862; Email: grant.tremblay@yale.edu

Francoise Combes; LERMA, Paris Observatory; France; Email: francoise.combes@obspm.fr

Richard Hook; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva ESO1618