Predpoveď (medzigalaktického) počasia s českou stopou

Kopy galaxií patria k jedným z najväčších gravitačne viazaných štruktúr, ktoré vo vesmíre pozorujeme. Vznikali opakovanými kolíziami galaxií a galaktických skupín. Okrem viditeľnej hmoty v podobe hviezd obsahujú aj očiam neviditeľnú tmavú hmotu a horúci ionizovaný plyn s teplotou okolo 10 miliónov Kelvinov. Takýto horúci medzigalaktický plyn (často označovaný pojmom atmosféra) je viditeľný v röntgenovej oblasti elektromagnetického spektra a predstavuje väčšinu baryónovej hmoty v kopách galaxií. Atmosféra by sa mala svojim žiarením zároveň ochladzovať, najrýchlejšie v centrálnych oblastiach kôp, kde by mala ako dôsledok predpokladanej prítomnosti chladného plynu prebiehať tvorba hviezd. Avšak, družice Chandra a XMM-Newton, vypustené koncom predchádzajúceho tisícročia, tieto teoretické predpovede nepotvrdili, keďže v röntgenových spektrách sa nenašli náznaky prítomnosti dostatočne chladného plynu, z ktorého by sa po ďalšom chladnutí niekedy sformovali hviezdy. Naopak, posledných 30 rokov vedci pracujú s teóriou, že supermasívne čierne diery v stredoch kôp galaxií svojou aktivitou zahrieva okolitý plyn, ochladzovanie galaktickej atmosféry sa drasticky spomalí a dochádza len k veľmi slabej, ak k nejakej tvorbe hviezd. Najimpozantnejším prejavom aktivity čiernej diery sú pozorované jety (prúdy častíc zo supermasívnej čiernej diery, často pohybujúce sa takmer rýchlosťou svetla) a nimi vyfúknuté röntgenové dutiny. Avšak, jedným z možných spôsobov distribúcie tepla môžu byť aj turbulencie v atmosfére alebo kolektívny pohyb plynu (ang. bulk motion). 

Družica XRISM bola vypustená v roku 2023 a na prelome rokov 2023-2024 si "posvietila" aj na kopu galaxií v Kentaurovi vzdialenú asi 120 miliónov svetelných rokov. Spektrometer Resolve na palube družice XRISM, ktorý ma 30-násobne lepšie rozlíšenie v porovnaní s ostatnými aktívnymi röntgenovými ďalekohľadmi, umožnil vedcom detailne analyzovať spektrum z centra kopy galaxií v Kentaurovi a prvýkrát presne zmerať rýchlosť medzigalaktického plynu na rôznych škálach. Zistili, že horúci plyn sa voči centrálnej galaxii hromadne pohybuje rýchlosťou 130 km/s v centre kopy a až 310 km/s v západo-južnej oblasti. To, že rýchlosť vetru mimo stred skúmanej oblasti je väčšia ako v centre svedčí o tom, že zdrojom toho pohybu nie je supermasívna čierna diera. 

Najpravdepodobnejším vysvetlením pôvodu hromadného pohybu plynu môžu byť oscilácie plynu v strede kopy, ktoré dávajú vzniknúť pohybu plynu relatívnemu voči centrálnej galaxii. Porovnaním pozorovaní družice XRISM a numerických simulácií vedci z kolaborácie XRISM vyvodili, že oscilácie obrovského množstva plynu sú vyvolané zrážkami kôp galaxií. Navyše, v prípade kopy galaxií v Kentaurovi prispieva takýto vietor do zahrievanie galaxie porovnateľne toľko, čo pohyb röntgenových dutín skrz atmosféru. 

Úlohou astrofyzikov Masarykovej univerzity Tomáša Plška a Norberta Wernera bola analýza spektier s cieľom získať profily teploty, elektrónovej hustoty a metalicity v galaktickej atmosfére ale aj analýza röntgenových dát z družice Chandra za účelom určenie vplyvu samotnej supermasívnej čiernej diery na galaktickú atmosféru. Pri interakcii prúdov plazmy z čiernej diery s galaktickou atmosférou vznikajú röntgenové bubliny. Tie sa vztlakovo vzďaľujú od miesta ich vyfúknutia a počas toho predávajú svojmu okoliu teplo. Z tvarov dutín sa dá spätne určiť energia, ktorá je z čiernej diery predaná atmosfére a ktorá je zodpovedná za jej ohrev. Tomáš Plšek, spoluautor Nature článku a doktorský študent astrofyziky na Ústave teoretickej fyziky a astrofyziky Masarykovej univerzity, vyvinul detekčnú metódu, ktorá pomocou strojového učenia určí veľkosť a polohu dutín vrámci atmosféru. V kolaborácii XRISM pôsobia Tomáš Plšek a Norbert Werner ako hosťujúci vedci navrhnutí Európskou vesmírnou agentúrou (ESA). 

Takto vanúci “vietor”, ako to nazvali autori článku, by zabránil nahromadeniu schladeného plynu v centre galaktickej kopy alebo by mohol efektívne prenášať tepelnú energiu z okolitého plynu. Tak či tak, takýto pohyb preukázateľne prispieva k tepelnej rovnováhe centra kopy galaxie, ba dokonca môže hrať dôležitejšiu úlohu ako samotná aktivita čiernych dier.