Observatoře Hubble a Chandra nalezly dvojici blízkých supermasivních černých děr

Na přiloženém snímku je umělecké vyobrazení dvojice aktivních černých děr v srdci dvou splývajících galaxií. Obě jsou obklopeny akrečním diskem horkého plynu. Část materiálu je vyvržena podél rotační osy každé černé díry. Tyto výtrysky (tzv. jety), omezené silnými magnetickými poli, se rozlétají vesmírem téměř rychlostí světla jako ničivé paprsky energie.

Hvězdy putující vesmírem do sebe prakticky nikdy nenarazí. Poměr mezi průměrem hvězdy podobné Slunci a její vzdáleností od nejbližší sousední stálice je přibližně 1:10 milionům. Galaxie se však srážejí. Vzdálenost mezi naší Mléčnou dráhou a sousední galaxií v Andromedě je neuvěřitelných 2,2 milionu světelných let. To je poměr pouze 1:20. A nakonec dojde ke srážce a splynutí obou velkých hvězdných ostrovů.

Při srážce galaxií se jejich černé díry spojí do jedné obří černé díry (veledíry). Téměř všechny galaxie obsahují ve svých středech supermasivní černé díry. Hubbleův vesmírný dalekohled a rentgenová observatoř Chandra se podívaly do nitra dvojice srážejících se galaxií a odhalily dvojici supermasivních černých děr, které kolem sebe tančily. Dvojice černých děr, přeplněná dopadajícím plynem, jasně září jako aktivní galaktická jádra (AGN). Jsou od sebe vzdáleny přibližně 300 světelných let – jedná se o nejbližší pár AGN pozorovaný ve viditelném světle a v rentgenovém záření.

Jako dva zápasníci sumo, kteří se utkali, byla pozorována nejbližší potvrzená dvojice supermasivních černých děr v těsné blízkosti. Nacházejí se přibližně 300 světelných let od sebe a byly objeveny pomocí Hubbleova vesmírného dalekohledu a rentgenové observatoře Chandra. Tyto černé díry, ukryté hluboko uvnitř dvojice srážejících se galaxií, jsou poháněny dopadajícím plynem a prachem, což způsobuje, že jasně září jako aktivní galaktická jádra.

Tato dvojice AGN je nejbližší dvojicí detekovanou v místním vesmíru pomocí pozorování na více vlnových délkách (ve viditelném a rentgenovém světle). Ačkoliv bylo již dříve nalezeno několik desítek „dvojitých“ černých děr, jejich vzdálenosti jsou obvykle mnohem větší, než jaká byla objevena v galaxii MCG-03-34-64 bohaté na plyn. Astronomové využívající radioteleskopy pozorovali jednu dvojici binárních černých děr v ještě menší vzdálenosti než v galaxii MCG-03-34-64, avšak bez potvrzení na jiných vlnových délkách.

Podobné dvojité AGN byly pravděpodobně častější v raném vesmíru, kdy docházelo k častějšímu slučování galaxií. Tento objev poskytuje jedinečný pohled na blízký příklad, který se nachází ve vzdálenosti asi 800 milionů světelných let.

Objev byl náhodný. Hubbleovo snímkování s vysokým rozlišením odhalilo tři optické difrakční hroty v hostitelské galaxii, které ukazují na velkou koncentraci žhavého kyslíkového plynu na velmi malém prostoru. „Nečekali jsme, že něco takového uvidíme,“ řekla Anna Trindade Falcãová z Centra pro astrofyziku na Harvard & Smithsonian v Cambridge ve státě Massachusetts, hlavní autorka článku publikovaného v časopise The Astrophysical Journal. „Tento pohled není v blízkém vesmíru běžným jevem a napověděl nám, že uvnitř galaxie se děje něco zajímavého.“

Difrakční hroty jsou zobrazovací artefakty způsobené ohybem světla z velmi malé oblasti v prostoru kolem zrcadla uvnitř dalekohledu.

Tým Anny Falcãové poté prozkoumal stejnou galaxii v rentgenovém světle pomocí observatoře Chandra, aby zjistil, co se děje. „Když jsme se na MCG-03-34-64 podívali v rentgenovém pásmu, spatřili jsme dva oddělené, silné zdroje vysokoenergetického záření, které se shodují s jasnými optickými světelnými body pozorovanými HST. Spojili jsme tyto části dohromady a dospěli k závěru, že se pravděpodobně díváme na dvě blízko sebe umístěné supermasivní černé díry,“ řekla Anna Falcãová.

Pro podporu své interpretace použili vědci archivní rádiová data z Karl G. Jansky Very Large Array poblíž Socorro v Novém Mexiku. Energetické duo černých děr rovněž vyzařuje silné rádiové vlny. „Když vidíte jasné světlo v optických, rentgenových a rádiových vlnových délkách, lze vyloučit spoustu věcí a zbývá závěr, že je lze vysvětlit pouze jako blízké černé díry. Když si všechny kousky poskládáte dohromady, získáte obraz dvojité AGN,“ řekla Anna Falcãová.

Třetí zdroj jasného světla, který Hubble pozoroval, je neznámého původu a k jeho pochopení je zapotřebí více dat. Mohlo by se jednat o plyn, který je ovlivňován energií z proudu ultra rychlého plazmatu vystřeleného z jedné z černých děr, podobně jako proud vody ze zahradní hadice, který se řítí do hromady písku. „Bez úžasného rozlišení Hubbleova dalekohledu bychom nebyli schopni vidět všechny tyto složitosti,“ řekla Falcãová.

Obě supermasivní černé díry se kdysi nacházely v jádru svých hostitelských galaxií. Při splynutí galaxií se černé díry dostaly do těsné blízkosti. Budou se k sobě přibližovat po spirále, dokud se nakonec nespojí – možná za 100 milionů let – a nebudou chřestit tkaninou prostoru a času v podobě gravitačních vln.

Zdroj: https://chandra.harvard.edu/press/24_releases/press_090924.html

autor: František Martinek