Úvodní strana  >  Články  >  Vzdálený vesmír  >  Výzkumy v ASU AV ČR (89): Jsou aktivní galaktická jádra podobná rentgentovým dvojhvězdám?

Výzkumy v ASU AV ČR (89): Jsou aktivní galaktická jádra podobná rentgentovým dvojhvězdám?

Malířova představa výtrysků z galaxie Arp 220, jejíž snímek byl zachycen Hubbleovým kosmickým dalekohledem, jejíž aktivní galaktické jádro bylo studováno dalekohledem Herschel v infračerveném spektru.
Autor: © NASA

Jiří Svoboda z ASU se ve spolupráci se zahraničními kolegy zabýval srovnáním vlastností aktivních galaktických jader s rentgenovými dvojhvězdami. Společným jmenovatelem podstatným pro aktivitu těchto objektů je akrece, plynulý dopad hmoty na černou díru. Černá díra ve dvojhvězdném systému dosahuje hmotnosti několika hmotností našeho Slunce. Naopak v jádrech galaxií se vyskytují veledíry, převyšující hmotnost našeho Slunce milion až miliardakrát. Ve své práci autoři odhalují, že navzdory tak odlišné hmotnosti existuje mezi těmito dvěma typy kosmických objektů určitá podobnost. Na základě této podobnosti je pak možné vysvětlit i dlouho trvající záhadu, proč některé aktivní galaxie jsou rádiově hlučné a jiné tiché.

Ve vesmíru známe dva typy černých děr. Jednak černé díry hvězdných hmotností, které jsou pozůstatky po vývoji velmi hmotných hvězd. Na druhé straně pomyslného hmotnostního spektra pak stojí černé veledíry v jádrech galaxií, jejichž hmotnosti se počítají na miliony až miliardy hmotností Slunce. Mezi těmito dvěma extrémy černé díry nepozorujeme, byť nepřímé indicie naznačují, že i takové ve vesmíru existují. Jsou-li černé díry obou typů obklopeny materiálem, probíhá na nich akrece. Dodavatelem v případě hvězdných černých děr jsou obvykle blízké, gravitačně vázané hvězdy, proto se mluví nejčastěji o rentgenových dvojhvězdách. Nejznámějším zástupcem rentgenových dvojhvězd je zdroj Cygnus X-1, první potvrzená černá díra vůbec. Naproti tomu v centrech galaxií je obvykle materiálu dost přirozeně. V některých je hmoty více, takové skupiny galaxií pak označujeme jako galaxie s aktivními galaktickými jádry (AGN).

Při postupném nabalování hmoty na černou díru, tzv. akreci, se uvolňuje potenciální energie materiálu a přeměňuje se na jiné formy, např. přispívá k ohřevu napadající látky, která se pak stává zdrojem vysokoenergetického rentgenového záření. Někdy bývá akrece na černé díry doprovázena i dalšími projevy, například vznikem polárních výtrysků, obsahujících částice urychlené na relativistické rychlosti. Míra akrece není v čase stejná, mění se působením mnoha procesů. Hmotnostní rozdíly obou tříd černých děr však ovlivňují i časové škály, na nichž se tyto objekty proměňují. A tak zatímco rentgenové dvojhvězdy mění svoji aktivitu na časových škálách stovek dnů, proměnnosti aktivních galaktických jader se odhadují v stovkách tisíc až miliardách let.

Změny aktivity rentgenových dvojhvězd se projevují nejen změnou rentgenové svítivosti, ale také změnou spektrálních vlastností, např. „tvrdostí“ záření (v podstatě poměrem toku záření v tvrdší a měkčí oblasti spektra) nebo přítomností záření v zcela odlišných oblastech spektra, např. v rádiové oblasti. V rámci cyklu aktivity tak běžná rentgenová dvojhvězda koná jakousi charakteristickou cestu po grafu svítivost vs. tvrdost záření, kdy např. přechod ze stavu s větší tvrdostí záření do menší tvrdosti souvisí s utlumováním polárního výtrysku.

Jiří Svoboda z ASU společně s kolegy ze zahraničních institucí vyšetřoval možnost, zda by nebylo možné z podobného grafu usuzovat na aktuální stav aktivity u aktivních galaktických jader. Pro tyto účely pečlivě vybírali zástupce AGN, která byla pozorována jednak teleskopem XMM-Newton, a jednak obsažena i v dodatečných katalozích přehlídek jako je Sloan Deep Sky Survey a dalších. Cílem pečlivé probírky jednotlivých exemplářů bylo získat čistý vzorek AGN vhodný pro systematickou analýzu. Důležitým požadavkem, zejména ve srovnání s předchozími studiemi, byla současnost měření v různých spektrálních oblastech, aby se zamezilo vlivu proměnnosti přicházejícího záření v důsledku vnitřních fluktuací jasnosti či proměnlivé absorpce látkou, která galaktické jádro obklopuje. Autoři specifikovali několik dalších filtrů, které měly za cíl vyřadit všechna pozorování s velkou mírou absorpce okolní látkou nebo výrazným příspěvkem záření hvězd okolní galaxie, kdy samotná měření jasností jádra by byla tímto zkreslena. Z původních 6188 zástupců jich pak po pečlivé selekci zůstalo ve hře pouze 1522. Ve všech těchto případech byla měření opravena o extinkci v Galaxii a také o efekt kosmologického rozpínání vesmíru.

Porovnáním vzhledu grafu tvrdost záření–luminozita se ukázalo, že jsou si AGN a rentgenové dvojhvězdy opravdu podobné, zejména tedy pro velké svítivosti. Například AGN, u nichž bylo pozorováno i silné rádiové záření, se v grafu koncentrují v oblasti zvýšené tvrdosti záření, což zřejmě souvisí s tvorbou polárního výtrysku. Naopak v „měkčích“ stavech je rádiové záření přítomno jen zřídka, což svědčí o nepřítomnosti výtrysku. Hlavní rozdíl mezi grafem pro AGN a pro rentgenové dvojhvězdy je v oblasti nízkých luminozit. Zde se pravděpodobně projevuje „rušivý“ vliv ultrafialového záření hvězd galaxie, která AGN hostí. Byť autoři práce udělali pro odstranění tohoto efektu maximum, zdá se, že přijaté korekce nebyly dostatečné a jediným řešením je detailní spektrální analýza jednotlivých těchto zdrojů v celé šíři elektromagnetického spektra k rozklíčování spektrálních komponent patřících jádru a hostitelské galaxii.

Práce J. Svobody ukazuje, že již pouhou pozici daného AGN v grafu tvrdost záření—luminozita lze použít pro odhad aktuálního vývojového stavu tohoto zdroje. Dostáváme se tak oklikou do situace, v níž byli na počátku 20. století hvězdní astronomové, kdy konstrukce dnes běžně používaného Hertzsprungova-Russelova diagramu značně usnadnila posuzování vlastností jednotlivých hvězd.

REFERENCE

Svoboda, J. a kol., AGN spectral states from simultaneous UV and X-ray observations by XMM-Newton, Astronomy & Astrophysics v tisku, preprint arXiv:1704.07268

KONTAKT

RNDr. Jiří Svoboda, Ph. D.
Oddělení galaxií a planetárních systémů Astronomického ústavu AV ČR
Email: jiri.svoboda@asu.cas.cz

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Oddělení galaxií a planetárních systémů ASU AV ČR

Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v.v.i.



Seriál

  1. Na čem se pracuje v Ondřejově (1): Objev prvních B[e] nadobrů v Galaxii v Andromedě
  2. Na čem se pracuje v Ondřejově (2): Meteority Příbram a Neuschwanstein nedoprovázejí malá tělesa
  3. Na čem se pracuje v Ondřejově (3): Cesta k seismologii slunečních protuberancí
  4. Na čem se pracuje v Ondřejově (4): Předpověď slupky v galaxii NGC3923: cesta k ověření alternativní teorie gravitace?
  5. Na čem se pracuje v Ondřejově (5): Zašpinění bílí trpaslíci s magnetickým polem
  6. Na čem se pracuje v Ondřejově (6): Proudění plazmatu kolem slunečních skvrn
  7. Výzkumy na AsÚ AV ČR (7): SPLAT - mocný nástroj pro zobrazení a jednoduchou analýzu spekter
  8. Výzkumy na AsÚ AV ČR (8): Druhotná tvorba hvězd ve vznikajících galaxiích a hmotných hvězdokupách
  9. Výzkumy na AsÚ AV ČR (9): Hvězda v prachové obálce v okolí černé veledíry
  10. Výzkumy na AsÚ AV ČR (10): Střižné proudění ve sluneční atmosféře jako generátor elektrického pole
  11. Výzkumy na AsÚ AV ČR (11): Komplikovaná rotace planetky Apophis ovlivňuje její let Sluneční soustavou
  12. Výzkumy na AsÚ AV ČR (12): Protony slunečního větru ve vzdálenosti jedné astronomické jednotky od Slunce
  13. Výzkumy na AsÚ AV ČR (13): Chladný plyn v mezigalaktickém prostoru vytržen z galaxie ESO 137-001
  14. Výzkumy v AsÚ AV ČR (14): Bílá erupce pozorovaná spektrografem IRIS
  15. Výzkumy v AsÚ AV ČR (15): Be hvězda v těsné dvojhvězdě s horkým podtrpaslíkem
  16. Výzkumy v AsÚ AV ČR (16): Vliv rotačního směšování a metalicity na ztrátu hmoty hvězdným větrem
  17. Výzkumy v AsÚ AV ČR (17): Osiřelé penumbry jako testovací materiál pro teorii slunečních skvrn
  18. Výzkumy v AsÚ AV ČR (18): Detailní modely gravitačního pole Země
  19. Výzkumy v AsÚ AV ČR (19): Nejpřesněji určené parametry binární planetky
  20. Výzkumy v AsÚ AV ČR (20): Jasná Perseida s neobvykle vysokou počáteční výškou
  21. Výzkumy v AsÚ AV ČR (21): Prostorové mapování galaktického centra pomocí rentgenové polarimetrie
  22. Výzkumy v AsÚ AV ČR (22): Vliv atmosféry a oceánů na polohu rotační osy Země
  23. Výzkumy v AsÚ AV ČR (23): Analytický model Birkelandových proudů
  24. Výzkumy v AsÚ AV ČR (24): Ověřování zákrytového modelu proměnných aktivních galaktických jader
  25. Výzkumy v AsÚ AV ČR (25): Urychlování elektronových svazků ve slunečních erupcích
  26. Výzkumy v AsÚ AV ČR (26): Jak rotují kometární meteoroidy?
  27. Výzkumy v AsÚ AV ČR (27): Odhalovaná tajemství hvězdy se závojem
  28. Výzkumy v AsÚ AV ČR (28): Hvězdný vítr v dvojhvězdě s kompaktní složkou
  29. Výzkumy v AsÚ AV ČR (29): Rozšiřování magnetických trubic nad slunečními aktivními oblastmi
  30. Výzkumy v AsÚ AV ČR (30): Jak souvisejí astrosféry a astroohony s urychlováním částic kosmického záření?
  31. Výzkumy v AsÚ AV ČR (31): Dlouhodobé změny aktivity kataklyzmické proměnné V1223 Sgr
  32. Výzkumy v AsÚ AV ČR (32): Upřesnění základních parametrů planetky Apophis
  33. Výzkumy v AsÚ AV ČR (33): Možnosti měření magnetických polí ve sluneční chromosféře, přechodové oblasti a koróně
  34. Výzkumy v AsÚ AV ČR (34): Oblak G2 přežil průlet kolem centra Galaxie a je zřejmě mladou hvězdou
  35. Výzkumy v AsÚ AV ČR (35): Mateřské těleso meteoritu Čeljabinsk opět neznámé
  36. Výzkumy v AsÚ AV ČR (36): Nové dvojhvězdy s horkou podtrpasličí hvězdou a vlastnosti této populace hvězd
  37. Výzkumy v AsÚ AV ČR (37): Rekonstrukce vzhledu aktivního galaktického jádra
  38. Výzkumy v AsÚ AV ČR (38): Simulace chování astrofyzikálního plazmatu v extrémních podmínkách
  39. Výzkumy v AsÚ AV ČR (39): Drakonidy 2011 z letadla
  40. Výzkumy v AsÚ AV ČR (40): Kapitoly v učebnici Asteroids IV i od pracovníků AsÚ
  41. Výzkumy v AsÚ AV ČR (41): Balíček programů pro analýzu nemaxwellovských rozdělovacích funkcí částic ve sluneční atmosféře
  42. Výzkumy v AsÚ AV ČR (42): Tajemná povaha rentgenového zdroje Her X-1
  43. Výzkumy v ASU AV ČR (43): Vznik penumbry sluneční skvrny v přímém přenosu
  44. Výzkumy v ASU AV ČR (44): Rekurentní novy v galaxii M 31
  45. Výzkumy v ASU AV ČR (45): Možná naleziště ropy v Perském zálivu z gravitačních modelů
  46. Výzkumy v ASU AV ČR (46): Mohou být hvězdné pulsace zdrojem proměnnosti hvězdného větru?
  47. Výzkumy v ASU AV ČR (47): O původu meteorického roje Kvadrantid
  48. Výzkumy v ASU AV ČR (48): ALMA bude pozorovat i Slunce
  49. Výzkumy v ASU AV ČR (49): Vliv rentgenového záření na charakter hvězdných větrů v dvojhvězdách s hmotnou komponentou
  50. Výzkumy v ASU AV ČR (50): Turbulence plazmatu a kinetické nestability v expandujícím slunečním větru
  51. Výzkumy v ASU AV ČR (51): Vzhled rázové vlny hvězdy při průletu kolem centra Galaxie
  52. Výzkumy v ASU AV ČR (52): Mění srážky tvar planetek?
  53. Výzkumy v ASU AV ČR (53): Udržely póry sluneční cyklus v době Maunderova minima?
  54. Výzkumy v ASU AV ČR (54): Supererupce na hvězdě DG CVn
  55. Výzkumy v ASU AV ČR (55): Souvislost oblaků CO s obálkami HI v Mléčné dráze
  56. Výzkumy v ASU AV ČR (56): Nárůst kontinua ve slunečních erupcích – nové možnosti jejich předpovědí?
  57. Výzkumy v ASU AV ČR (57): Katalog videí dokumentujících pád bolidu Čeljabinsk
  58. Výzkumy v ASU AV ČR (58): Tisícileté cykly střední výšky světového oceánu
  59. Výzkumy v ASU AV ČR (59): Model expanze oblaků ve slunečním větru
  60. Výzkumy v ASU AV ČR (60): Detekce dopadů zemských miniměsíců
  61. Výzkumy v ASU AV ČR (61): Lze ze spektra aktivního galaktického jádra usoudit na povahu jeho zdroje?
  62. Výzkumy v ASU AV ČR (62): Lze pozorovat ohřev koróny nanoerupcemi?
  63. Výzkumy v ASU AV ČR (63): Neobvyklá rotace trpasličí galaxie je důsledkem nedávné srážky
  64. Výzkumy v ASU AV ČR (64): Přímé pozorování klouzavé rekonexe dalekohledem GREGOR
  65. Výzkumy v ASU AV ČR (65): Složky těsné vizuální dvojhvězdy 1 Del rozlišeny spektroskopicky
  66. Výzkumy v ASU AV ČR (66): Příčky v galaxiích jako důsledek vzájemného slapového působení
  67. Výzkumy v ASU AV ČR (67): Neobvyklé chemické složení zašpiněného bílého trpaslíka
  68. Výzkumy v ASU AV ČR (68): Hustota průmětů drah umělých družic Země na zemském povrchu a přesnost parametrů gravitačního pole Země
  69. Výzkumy v ASU AV ČR (69): Vlastnosti plazmatu ve slunečních protuberancích
  70. Výzkumy v ASU AV ČR (70): Útok létajících hadů - mohou vodíkové proudy fragmentovat na izolované oblaky vodíku?
  71. Výzkumy v ASU AV ČR (71): Vlastnosti satelitů planetek
  72. Výzkumy v ASU AV ČR (72): Rentgenová aktivita polaru AM Herculis
  73. Výzkumy v ASU AV ČR (73): Analýza spektra bolidu Benešov
  74. Výzkumy v ASU AV ČR (74): Když gravitační síla soupeří s elektromagnetickou – Elektricky nabitá látka v okolí zmagnetizované černé díry
  75. Výzkumy v ASU AV ČR (75): Co nám říkají erupce A hvězd o korónách G hvězd?
  76. Výzkumy v ASU AV ČR (76): Deset let optických dosvitů gama záblesků dalekohledy BOOTES
  77. Výzkumy v ASU AV ČR (77): Zdroje záření Lyman-α: Klíč k pochopení minulosti vesmíru?
  78. Výzkumy v ASU AV ČR (78): Hvězdné větry neobvyklých horkých hvězd
  79. Výzkumy v ASU AV ČR (79): Binární bílý trpaslík s magnetickou složkou
  80. Výzkumy v ASU AV ČR (80): Vznik druhé generace hvězd v hustých hvězdokupách
  81. Výzkumy v ASU AV ČR (81): Detekce sopek pod ledovým příkrovem Antarktidy
  82. Výzkumy v ASU AV ČR (82): Pozoruhodný vývoj sluneční póry
  83. Výzkumy v ASU AV ČR (83): Problémy zobrazování vícerozměrných astrofyzikálních dat
  84. Výzkumy v ASU AV ČR (84): Rumunský superbolid byl z neobvyklého materiálu
  85. Výzkumy v ASU AV ČR (85): Fragmentace plynných obálek a vznik dalších generací hvězd
  86. Výzkumy v ASU AV ČR (86): Vzplanutí typu zebra jako diagnostika vlastností plazmatu
  87. Výzkumy v ASU AV ČR (87): Zrcadlová nestabilita v turbulentním slunečním větru
  88. Výzkumy v ASU AV ČR (88): Molekulární plyn v „kometárním“ ohonu galaxie
  89. Výzkumy v ASU AV ČR (89): Jsou aktivní galaktická jádra podobná rentgentovým dvojhvězdám?
  90. Výzkumy v ASU AV ČR (90): Nové určení periody pohybu zemského pólu
  91. Výzkumy v AsÚ AV ČR (91): Prášící supernovy a přebytek infračerveného záření u mladých hvězdokup
  92. Výzkumy v ASU AV ČR (92): Mohou neutronové hvězdy za magnetismus černých veleděr?
  93. Výzkumy v ASU AV ČR (93): Videometeory jako nástroj určení orbit meteoroidů
  94. Výzkumy v ASU AV ČR (94): Kouřové kroužky ve slunečních erupcích
  95. Výzkumy v ASU AV ČR (95): Nalezneme kolem B[e] nadobra pastýřské planety?
  96. Výzkumy v ASU AV ČR (96): Prostorová rekonstrukce protuberance typu tornádo
  97. Výzkumy v ASU AV ČR (97): Globální modely hvězdného větru odhalují menší hmotnostní ztráty horkých hvězd
  98. Výzkumy v ASU AV ČR (98): Je rychlý trpaslík pozůstatkem nepovedeného výbuchu supernovy?
  99. Výzkumy v ASU AV ČR (99): Polarizace rentgenového záření umožní na dálku změřit černou veledíru


O autorovi

Michal Švanda

Michal Švanda

Doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D., (*1980) pochází z městečka Ždírec nad Doubravou na Českomoravské vrchovině, avšak od studií přesídlil do Prahy a jejího okolí. Vystudoval astronomii a astrofyziku na MFF UK, kde poté dokončil též doktorské studium ve stejném oboru. Zabývá se sluneční fyzikou, zejména dynamickým děním ve sluneční atmosféře, podpovrchových vrstvách a helioseismologií a aktivitou jiných hvězd. Pracuje v Astronomickém ústavu Akademie věd ČR v Ondřejově a v Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, kde se v roce 2016 habilitoval. V letech 2009-2011 působil v Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung v Katlenburg-Lindau v Německu. Astronomií, zprvu pozorovatelskou, posléze spíše „barovou“, za zabývá od svých deseti let. Před začátkem pracovní kariéry působil v organizačním týmu Letní astronomické expedice na hvězdárně v Úpici, z toho dva roky na pozici hlavního vedoucího. Kromě astronomie se zajímá o letadla, zejména ta s více než jedním motorem a řadou okýnek na každé straně. Více o autorovi na jeho webových stránkách svanda.astronomie.cz.

Štítky: Aktivní galaxie, Rentgenové dvojhvězdy, Astronomický ústav AV ČR


42. vesmírný týden 2017

42. vesmírný týden 2017

Přehled událostí na obloze od 16. 10. do 22. 10. 2017. Měsíc bude v novu. Čeká nás ranní seskupení s planetami. Saturn je večer nízko nad jihozápadem. Celou noc jsou vidět planety Neptun a Uran, který bude v opozici. Ráno je vidět jasná Venuše a slabší Mars. Aktivita Slunce je nízká. Dobré podmínky k pozorování bude mít meteorický roj Orionid. Ve vypouštění raket byla minulý týden nejúspěšnější společnost SpaceX s rovnou dvěma úspěšnými starty. Rusové úspěšně poslali Rokot a na druhý pokus i nákladní loď Progress k ISS. Naopak ULA dokázala vypustit raketu Atlas V až na pátý pokus. Na vině byly technické problémy i počasí. A úspěšný start zaznamenala i Čína s Venezuelskou družicí.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Vteřiny před a po zatmění

Velké americké zatmění. Tak jej, pro nás přeci jen trochu velikášsky, nazvali sami Američané. Na druhou stranu se jim není co divit. Pás totality, tedy oblast viditelnosti úplného zatmění, se táhla skrze celou Ameriku. Prakticky od pustého severozápadu až po zalidněný jihovýchod. Zejména

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Asteroid 7 Iris

Oblast oblohy s asteroidem 7 Iris focený z města přes světelné znečištění

Další informace »