Černé díry vaří vlastní palivo na kosmické hostině

Supermasivní černé díry mohou podporovat svůj vlastní růst ochlazováním a recyklací plynu, čímž vytvářejí nepřetržitý cyklus krmení a výbuchů. V centrálních oblastech kup galaxií se nacházejí největší galaxie ve vesmíru, z nichž každá obsahuje supermasivní černou díru. Ty uvolňují silné výtrysky, které způsobují ochlazování okolního horkého plynu a vytvářejí tenká vlákna teplého plynu. Část tohoto teplého plynu nakonec spadne zpět do černé díry, čímž podpoří další výtrysk a cyklus pokračuje. Ke studiu tohoto procesu vědci použili data z rentgenové observatoře Chandra v kombinaci s optickými pozorováními.

Černé díry si mohou vytvářet vlastní jídlo
Astronomové učinili klíčový objev, který ukazuje, že největší černé díry ve vesmíru si mohou samy pomáhat při svém růstu. Na základě dat z rentgenové observatoře NASA Chandra X-ray Observatory a dalekohledu VLT (Very Large Telescope) vědci nalezli nové důkazy, že výtrysky černých děr ochlazují okolní plyn, což černým dírám usnadňuje nasávání další hmoty.

Studie se zaměřila na sedm kup galaxií, které obsahují jedny z nejhmotnějších galaxií ve vesmíru. V srdci těchto galaxií se nacházejí supermasivní černé díry, jejichž hmotnosti se pohybují v rozmezí milionů až desítek miliard hmotností Slunce. Tyto černé díry pohánějí výtrysky (tzv. jety), které vystřelují obrovské množství energie, což je proces poháněný plynem, který spotřebovávají.

Na snímcích jsou zachyceny dvě ze studovaných kup galaxií, Perseus a Centaurus. Data z rentgenové observatoře Chandra, zobrazená modře, zvýrazňují horké plynné filamenty, zatímco pozorování z optického dalekohledu VLT v Chile odhalují chladnější filamenty znázorněné červeně. Tyto struktury nabízejí zásadní informace o tom, jak černé díry interagují se svým okolím.

Jak výbuchy černých děr ochlazují plyn
Výsledky podporují model, podle kterého výtrysky černých děr způsobují ochlazování horkého plynu a vytváření úzkých vláken teplého plynu. Důležitou roli v tomto spouštěcím procesu hraje také turbulence v plynu.

Podle tohoto modelu by část teplého plynu v těchto vláknech měla následně proudit do center galaxií, kde by měla napájet černé díry a způsobit tak výbuch. Výbuch způsobí, že se ochladí další plyn a bude krmit černé díry, což povede k dalším výbuchům.

Astronomové objevili kritický vztah
Tento model předpovídá, že existuje vztah mezi jasností vláken horkého a teplého plynu v centrech kup galaxií. Přesněji řečeno, v oblastech, kde je horký plyn jasnější, by měl být jasnější i teplý plyn. Tým astronomů poprvé takový vztah objevil, čímž poskytl modelu kritickou podporu.

Tento výsledek také přináší nové poznatky o těchto plynem naplněných vláknech, která jsou důležitá nejen pro napájení černých děr, ale také pro vznik nových hvězd. Tento pokrok byl umožněn díky inovativní technice, která v rentgenových datech Chandry izoluje horké filamenty od ostatních struktur, včetně velkých dutin v horkém plynu vytvářených výtrysky černých děr.

Nečekané vesmírné spojení
Nově nalezený vztah těchto vláken vykazuje pozoruhodnou podobnost se vztahem, který byl nalezen u chvostů medúzovitých galaxií, z nichž byl při cestě okolním plynem odčerpáván plyn a vytvářely dlouhé chvosty. Tato podobnost odhaluje nečekanou kosmickou souvislost mezi těmito dvěma objekty a naznačuje, že v nich probíhá podobný proces.

Tuto práci vedla Valeria Olivaresová z Univerzity v Santiagu de Chile a byla publikována 27. ledna v časopise Nature Astronomy.

Zdroj: https://scitechdaily.com/black-holes-cook-their-own-fuel-in-a-cosmic-feast/

autor: František Martinek