Úvodní strana  >  Články  >  Vzdálený vesmír  >  Výzkumy v ASU AV ČR (298): Aktivní galaktické jádro potvrzeno uvnitř hvězdotvorné hráškové galaxie

Výzkumy v ASU AV ČR (298): Aktivní galaktické jádro potvrzeno uvnitř hvězdotvorné hráškové galaxie

Snímky osmdesáti hráškových galaxií ze Sloanovy digitální přehlídky oblohy. Jak je patrné, není u těchto útvarů patrných příliš mnoho detailů. Studovaná galaxie J0822+2241 se nachází v sedmém sloupci zleva zcela dole.
Autor: © Sloan Digital Sky Survey (SDSS) and Richard Nowell.

Astronomové díky vesmírné observatoři XMM-Newton poprvé potvrdili přítomnost aktivního galaktického jádra (AGN) v tzv. „zeleném hrášku“ – zvláštním typu trpasličí galaxie s překotnou tvorbou hvězd. Tato objevná studie ukazuje, že i méně zářivé černé díry mohly hrát klíčovou roli při reionizaci raného vesmíru a poskytuje tak cenný pohled na růst černých děr v jeho prvních epochách.

Vesmír byl krátce po Velkém třesku temný, plný neutrálního vodíku. Nic nebylo zdrojem světla.V období zvaném „kosmická reionizace“, zhruba 500 milionů let po vzniku Vesmíru, došlo k postupné ionizaci tohoto vodíku, když vznikly první hvězdy a galaxie, které prozářily kosmický prostor. Jaké zdroje ale poskytly dostatek energetického záření, aby tuto epochu způsobily? Ve hře jsou dvě odborné hypotézy: buď šlo o mladé hvězdy, nebo o aktivní galaktická jádra – supermasivní černé díry akretující hmotu a vyzařující energii včetně rentgenového záření.

Vysoké červené posuvy objektů pozorovaných dalekohledem Jamese Webba (např. tzv. „Malé červené tečky“) naznačují, že i slabě zářící aktivní galaxie mohly být častější, než jsme si dosud mysleli. Mnohé z těchto vzdálených galaxií však chybí v rentgenových katalozích, což ztěžuje potvrzení přítomnosti aktivních jader. Jako výhodné se ukazuje zaměřit na výzkum blízkých analogií těchto galaxií, tzv. „zelených hrášků“. Jde o malé kompaktní a extrémně hvězdotvorné galaxie objevené v datech Sloanovy digitální přehlídky. Pokud bychom v nich dokázali prokázat přítomnost aktivních jader, mohli bychom lépe chápat i vzdálené objekty zachycené Webbovým dalekohledem. A právě tomu se věnuje nová studie.

Autorský tým zahrnující celou řadu vědců z Oddělení galaxií ASU se zaměřil na konkrétní galaxii s označením J0822+2241, která patří mezi zelené hrášky. Již dřívější pozorování  ukázala, že má nezvykle vysokou rentgenovou jasnost, která přesahovala odhady vyvozené pouze z probíhající tvorby hvězd a přítomnosti rentgenových dvojhvězd. To vzbudilo podezření, že by ve středu galaxie mohl sídlit aktivní černoděrný motor – tedy aktivní galaktické jádro. Ale chyběly přesvědčivé důkazy.

Autoři proto naplánovali nejhlubší dosud provedenou rentgenovou kampaň na zelený hrášek – sérii pozorování pomocí evropské observatoře XMM-Newton, doplněnou archivními daty a dalšími pozorováními ve viditelné i infračervené oblasti spektra. Metodologicky šlo o velmi důkladnou práci. Rentgenová data byla analyzována dvěma způsoby: jednak s použitím jednoduchého modelu – spektrálního rozložení záření jako mocninné zákonitosti, typické pro AGN, jednak pomocí sofistikovaného modelu zahrnujícího mimo jiné více složek popisujících jednotlivé části aktivního jádra včetně absorpce záření prachoplynovým prostředím. Data byla navíc rozčleněna do dvou epoch s odstupem více než šesti let, což umožnilo sledovat vývoj spektrálního chování v čase.

Klíčovým výsledkem bylo, že ve tvrdé části rentgenového spektra (2–10 keV) zůstává svítivost galaxie stabilní, což je pro AGN typické. Zato měkké rentgenové záření (0,5–2 keV) pokleslo o zhruba 60 %. Tato spektrální změna je statisticky významná a odpovídá přechodné absorpci – tedy jevu, kdy se dočasně před AGN dostane mrak plynoprachového materiálu. Takové chování nelze vysvětlit rentgenovými dvojhvězdami nebo jinými hvězdnými procesy – jediným konzistentním vysvětlením je přítomnost slabého, ale aktivního galaktického jádra.

Tento výsledek posilují i optická data ze Sloanovy přehlídky, kde autoři při velmi podrobném spektrálním rozboru identifikovali slabou, ale přítomnou širokou komponentu vodíkové emisní čáry Hα. Takové čáry jsou typické pro rychle se pohybující plyn v blízkosti černé díry, tedy tzv. oblasti „širokých čar“ aktivního galaktického jádra. Ačkoli tyto čáry mohou vznikat i jinými mechanismy (např. výbuchy supernov), jejich šířka, stabilita v čase a síla naznačují AGN původ.

Důležitou součástí práce bylo také sestavení tzv. spektrálního rozložení energie, které ukazuje, jak galaxie září napříč celým elektromagnetickým spektrem. Pomocí specializovaného softwaru vědci zkombinovali rentgenová, optická, UV i infračervená data a modelovali, jaký podíl záření pochází z hvězd a jaký z AGN. Výsledky ukazují, že AGN je klíčovým zdrojem záření v oblasti střední infračervené a rentgenové, což opět podporuje jeho přítomnost.

Zajímavým vedlejším výsledkem bylo odhadnutí hmotnosti černé díry (asi 1,2 milionu hmotností Slunce) a hmotnosti hvězdné složky galaxie. Výsledky ukazují, že J0822+2241 má tzv. „předimenzovanou“ černou díru vzhledem ke své velikosti – podobně jako některé galaxie pozorované Webbovým dalekohledem. To by mohlo naznačovat, že v raném vesmíru rostly černé díry dříve a rychleji než jejich hostitelské galaxie.

Tato studie je tak prvním důkazem, že alespoň některé hráškové galaxie skutečně hostí aktivní galaktické jádro – a že pozorování v rentgenovém oboru jsou vhodná pro jejich identifikaci. Tím pádem tyto lokální galaxie opravdu slouží jako užitečné „okno do minulosti“ a mohou pomoci vyjasnit, jakou roli hrály slabě zářící černé díry v reionizaci vesmíru. 

REFERENCE

P. Boorman, J. Svoboda a kol., XMM-Newton Conclusively Identifies an Active Galactic Nucleus in a Green Pea Galaxy, Astrophysical Journal v tisku, preprint arXiv:2505.08885

KONTAKT

RNDr. Jiří Svoboda, Ph.D.
jiri.svoboda@asu.cas.cz
Oddělení galaxií Astronomického ústavu AV ČR

 

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Oddělení galaxií ASU

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



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. Slovem i písmem se pokouší o popularizaci oboru, je držitelem ceny Littera Astronomica. 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. 

Štítky: Zelený hrášek, Aktivní galaktické jádro, Astronomický ústav AV ČR


33. vesmírný týden 2025

33. vesmírný týden 2025

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 11. 8. do 17. 8. 2025. Měsíc po úplňku ubývá do poslední čtvrti. 12. 8. nastává maximum roje Perseid a blízké setkání Jupiteru a Venuše na ranní obloze. Aktivita Slunce se zvýšila a nastala slabší geomagnetická bouře. Posádka Crew-10 z ISS přistála zpět na Zemi. Zemřel Jim Lowell, známý hlavně z Apolla 13. Před dvaceti lety se k Marsu vydal Mars Reconnaissance Orbiter.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Hmlovina Rozeta (detailný záber v palete farieb SHO)

Titul Česká astrofotografie měsíce za červen 2025 obdržel snímek „Hmlovina Rozeta“, jehož autorem je astrofotograf Tomáš Dobrovodský Pohledy do nebe jsou téměř vždy úžasným zážitkem. Úžasným o to více, že kromě významu vědeckého nám mohou způsobit často i estetický či emocionální šok. A co teprve

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Tulipán Sh2-101

Výsledok fotenia v rámci testovania automatizácie astrobúdky. Žiaľ dát je menej ako som čakal, ale občas to dopadlo tak, že teleskop kvôli falošnému poplachu z môjho safety systému čušal pod zatiahnutou strechou a ešte na truc fotil stenu astrobúdky ???? A k tomu ešte "výkonný" čínsky napájací zdroj rušil kompletne komunikáciu na USB zbernici. Trocha to trvalo kým som zistil kde je problém ???? Ale už to konečne začína fungovať k mojej spokojnosti ???? Sharpless 101 (Sh 2-101) je emisná hmlovina typu H II nachádzajúca sa v súhvezdí Labuť. Niekedy sa nazýva aj „Tulipánová hmlovina“, pretože na fotografiách pripomína obrys tulipánu. Do katalógu hmlovín ju v roku 1959 zaradil astronóm Stewart Sharpless. Od Zeme je vzdialená približne 6 000 svetelných rokov (5,7×10¹⁶ km; 3,5×10¹⁶ míľ). Sh 2-101 sa z pohľadu zo Zeme nachádza v blízkosti mikro-kvasaru Cygnus X-1, ktorý je miestom jedného z prvých podozrení na existenciu čiernej diery. Cygnus X-1 sa nachádza asi 15′ západne od Sh 2-101. Sprievodná hviezda objektu Cygnus X-1 je superobor spektrálnej triedy O9.7 Iab s hmotnosťou 21 hmotností Slnka a s polomerom 20-násobku polomeru Slnka. Obežná doba tejto dvojhviezdy je 5,8 dňa a ich vzájomná vzdialenosť je 0,2 astronomickej jednotky. Čierna diera má hmotnosť 15 hmotností Slnka a Schwarzschildov polomer 45 km. Vybavenie: SkyWatcher NEQ6Pro, GSO Newton astrograf 200/800 (200/600 F3), Starizona Nexus 0.75x komakorektor, Touptek ATR585M, AFW-M, Touptek LRGBSHO filtre, Gemini EAF focuser, guiding TS Off-axis + PlayerOne Ceres-C. Software: NINA, Astro pixel processor, GraXpert, Pixinsight, Adobe photoshop Lights 60x120sec. R, 55x120sec. G, 40x120sec. B, 80x60sec. L, 45x600sec Halpha, 18x600sec. O3, 20x600sec. S2, master bias, flats, master darks, master darkflats Gain 150, Offset 300. 5.7. až 2.8.2025 Belá nad Cirochou, severovýchod Slovenska, bortle 4

Další informace »