Hladovějící černá díra způsobuje slábnutí kdysi jasné galaxie

ESO 031/16 tisková zpráva

Mezinárodnímu týmu astronomů se s pomocí dalekohledu ESO/VLT a kosmických teleskopů HST (NASA/ESA Hubble Space Telescope) a Chandra (Chandra X-ray Observatory, NASA) podařilo vyřešit záhadu podivných změn chování superhmotné černé díry, která se nachází v centru jedné vzdálené galaxie. Zdá se, že pro tuto černou díru nastaly zlé časy, nedostává se jí okolní hmoty a díky tomu její okolí zdaleka nezáří tak jasně, jako dříve.

Ve středu mnohých galaxií nacházíme mimořádně jasné jádro, které energeticky pohání superhmotná černá díra. Tyto objekty označujeme jako aktivní galaxie a jedná se o jedny z nejjasnějších zdrojů ve vesmíru. Vědci se domnívají, že jádra jsou takto jasná díky procesu známému jako akrece, při kterém horký materiál padá do chřtánu černé díry. Světlo různých aktivních galaxií však může mít značně rozdílné vlastnosti. Proto astronomové tyto galaxie rozdělují do několika kategorií, právě na základě charakteristického záření [1].

U některých aktivních galaxií se podařilo pozorovat dramatické změny dokonce v období pouhých deseti let, což je z astronomického hlediska doslova okamžik. Aktivní galaxie, která byla předmětem tohoto výzkumu, označovaná Markarian 1018, je však zvláštní – již podruhé změnila své zařazení a vrátila se do původní 'škatulky' klasifikace v průběhu pouhých pěti let. Aktivních galaxií, které absolvovaly celý klasifikační cyklus změn, vědci znají více, ale žádná z nich nebyla dosud zkoumána takto podrobně.

Objev nevypočitatelného chování galaxie Markarian 1018 je vedlejším produktem přehlídky CARS (Close AGN Reference Survey, srovnávací přehlídka blízkých galaxií s aktivními jádry), která je společným projektem ESO a dalších organizací. Jejím cílem bylo získat informace o čtyřiceti relativně blízkých galaxiích s aktivními jádry. Rutinní pozorování Markarian 1018 přístrojem MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), který pracuje ve spojení s dalekohledem VLT (Very Large Telescope), ale odhalila překvapivé změny světla, přicházejícího od této galaxie.

„Mimořádné a dramatické změny, které jsme pozorovali u Markarian 1018 nás doslova šokovaly,“ říká Rebecca McElroy [PhD studentka, University of Sydney; CAASTRO (ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics)], hlavní autorka článku oznamujícího objev.

Šťastné zachycení galaxie krátce poté, co začala slábnout, to byla pro astronomy mimořádná příležitost zjistit, co tyto změny způsobuje. Bernd Husemann, vedoucí projektu CARS a hlavní autor jednoho z dvojice článků publikovaných k tomuto objevu, vysvětluje: „Měli jsme opravdu štěstí, že se nám tento jev podařilo zachytit jen asi 3 až 4 roky poté, co pokles začal. Mohli jsme tak zahájit pravidelnou monitorovací kampaň zaměřenou na detaily fyziky akrece v aktivních galaktických jádrech, které jinak zkoumat nelze.“

Členové výzkumného týmu se rozhodli šanci využít. Jejich prioritou se stalo odhalení procesů, které způsobují takto rychlé změny jasnosti galaxie Markarian 1018. Mohla by je způsobovat celá řada astrofyzikálních jevů. Vědcům se ale podařilo vyloučit možnost, že se jedná o nasátí hvězdy černou dírou [2], zpochybnili také variantu zastínění zdroje mezilehlým oblakem plynu [3]. Po prvních sériích pozorování však skutečný mechanismus způsobující překvapivé změny jasnosti galaxie Markarian 1018 zůstal záhadou.

Výzkumníkům se však podařilo získat další měření poté, co obdrželi pozorovací čas na kosmickém dalekohledu HST (NASA/ESA Hubble Space Telescope) a rentgenovém kosmickém teleskopu Chandra (NASA’s Chandra X-ray Observatory). Nová data pořízená touto sadou přístrojů jim pomohla záhadu vyřešit – černá díra pomalu slábla, protože se pozastavil přísun hmoty pro akreci.

„Je možné, že černá díra hladoví, protože došlo k přerušení přísunu hmoty z okolí,“ říká Rebecca McElroy. „A co je zajímavé, mohlo k tomu dojít díky interakci s další superhmotnou černou dírou“. Binární systém dvou superhmotných černých děr v galaxii Markarian 1018 je skutečně možný, tato galaxie je totiž produktem splynutí dvojice galaxií, přičemž každá z nich pravděpodobně ve svém centru hostila svou vlastní superhmotnou černou díru.

Výzkumná práce však pokračuje. Vědci hledají mechanismy, které se podílejí na změnách vzhledu aktivních galaxií, jako je Markarian 1018. „Budeme muset pracovat velmi rychle, aby se nám podařilo určit, co způsobilo zeslábnutí galaxie Markarian 1018,“ komentuje objev Bernd Husemann. „Nadcházející kampaň s pomocí přístrojů ESO a dalších zařízení nám umožní dále a detailněji prozkoumat svět hladovějících černých děr a proměnných aktivních galaxií.“

Zdroj

Poznámky

[1] Nejjasnějšími aktivními galaxiemi jsou kvasary, ve kterých jádro přezařuje celý zbytek galaxie. Dalším, méně extrémním typem, jsou takzvané Seyfertovy galaxie. Původně byla navržena metoda, která na základě jasnosti a emisního spektra (intenzity vyzařování v závislosti na vlnové délce) rozlišovala dva typy (Type 1, Type 2 – typ 1 a 2) Seyfertových galaxií. Později byla zavedena ještě dodatečná klasifikace s označením Type 1.9.

[2] Ke slapovému roztrhání extrémními gravitačními silami může dojít, když se hvězda příliš přiblíží k superhmotné černé díře. Výsledkem je prudké zvýšení jasnosti centrální oblasti galaxie, které postupně dohasíná po několik let. Průběh pozorovaných změn jasnosti galaxie Markarian 1018 však tomuto scénáři neodpovídá

[3] Zastínění jádra oblakem plynu může ovlivnit klasifikaci aktivní galaxie tím, že sníží jeho jasnost (podobně, jako když reflektor najednou svítí přes mlhu). Oblak může také ovlivnit spektrální vlastnosti záření, což opět vede ke změně klasifikace.

Další informace

Výzkum byl prezentován ve dvojici článků s názvem “Mrk 1018 returns to the shadows after 30 years as a Seyfert 1” respektive “What is causing Mrk 1018’s return to the shadows after 30 years?”, které byly publikovány ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.

Složení týmu: B. Husemann (ESO, Garching, Německo), T. Urrutia (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Německo), G. R. Tremblay (Yale Center for Astronomy and Astrophysics, New Haven, USA), M. Krumpe (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Německo), J. Dexter (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Německo), V. N. Bennert (Physics Department, California Polytechnic State University, USA), G. Busch (I. Physikalisches Institut, Universität zu Köln, Německo), F. Combes (LERMA, Observatoire de Paris, Francie), S. M. Croom (Sydney Institute for Astronomy, Sydney, Austrálie & ARC Centre of Excellence for All-sky Astrophysics), T. A. Davis (School of Physics & Astronomy, Cardiff University, Spojené království), A. Eckart (I. Physikalisches Institut Universität zu Köln, Německo; Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Německo), R. E. McElroy (Sydney Institute for Astronomy, Sydney, Austrálie & ARC Centre of Excellence for All-sky Astrophysics), M. Pérez-Torres (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, Španělsko), M. Powell (Yale Center for Astronomy and Astrophysics, New Haven, USA) a J. Scharwächter (Gemini Observatory, Northern Operations Center, Hawaii, USA).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope), který se stane „největším okem hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• Vědecký článek (1)
• Vědecký článek (2)
• Snímky dalekohledu VLT
• přehlídka CARS

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV , Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Bernd Husemann; European Southern Observatory; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6750; Email: bhuseman@eso.org

Rebecca McElroy; University of Sydney; Sydney, Australia; Tel.: +61 421 882 513; Email: rebecca.mcelroy@sydney.edu.au

Richard Hook; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org