Zvětšit obrázek

Detektor XMM-Newton v představách výtvarníka. Kredit: ESA/D. Ducros

Jelikož atmosféra pohlcuje rentgenové záření už ve výškách 60 km nad hladinou moře, skutečný rozvoj tohoto podoboru astronomie začal až s nástupem kosmických teleskopů. Jedním z nich je doslovný rekordman – čtyřtunový XMM-Newton Evropské kosmické agentury se dostal na excentrickou oběžnou dráhu kolem Země v prosinci 1999. Od té doby provedl řadu zajímavých pozorování od objektů naší sluneční soustavy až po ten nejvzdálenější vesmír. Jedno z jeho posledních pozorování je obzvláště zajímavé a týká se prapodivné trpasličí galaxie.

Věci jsou mnohdy jiné, než se na první pohled jeví. To platí alespoň v případě této nenápadné hvězdné skrumáže v našem relativně blízkém kosmickém okolí.

J1329+3234 rozhodně nevypadá nikterak výjimečně. Nachází se asi 200 milionů světelných let od nás, obsahuje pouhých několik set milionů hvězd a vypadá jako typický zástupce nepravidelných trpasličích galaxií, jakých známe mnoho. Jedna taková se nachází přímo na našem galaktickém dvorku. Je jí Malé Magellanovo mračno – malá satelitní galaxie obíhající Mléčnou dráhu ve vzdálenosti asi 200 000 světelných let.

Když na galaktického trpaslíka J1329+3234 astronomové NASA v roce 2013 zaměřili infračervený kosmický detektor WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer), pozorovali jasné známky aktivní oblasti v centru galaxie. Koncem letošního roku se proto rozhodl konkurenční tým astronomů zaměřit na centrální oblast J1329+3234 v oboru rentgenovém. Evropská kosmická agentura provedla snímkování pomocí svého teleskopu Newton.

Zvětšit obrázek

Uprostřed upraveného kompozitního snímku v rentgenové oblasti (2-10 keV) je aktivní jádro galaxie J1329+3234, vpravo dole od něj další vzdálenější jádro (měřeno pomocí detektoru XMM-Newton už v červnu 2013). Měřítko vlevo dole označuje velikost 10 úhlových vteřin (na vzdálenost 200 milionů světelných let je to asi 3,3 kiloparseku). Sever je nahoře, východ vlevo. Kredit: ESA/XMM-Newton/N. Secrest, et al. (2015)

Jaké překvapení astronomy čekalo, když si přiblížili tuto drobnou galaxii, aby podrobněji prozkoumali její centrální část. „Tato oblast v rentgenovém oboru vyzařovala stokrát intenzivněji, než je u tak malé galaxie běžné,“ popisuje pozorování autor studie publikované v Astrophysical Journal, Nathan Secrest z George Mason University ve Virginii. „V takových případech pozorujeme intenzitu rentgenového záření odpovídající černým dírám hvězdné velikosti. Ale tady šlo o něco většího.“

Výsledky kombinovaných pozorování v rentgenové a infračervené oblasti může objasnit pouze přítomnost hmotné černé díry. Přesně takové nacházíme v centrech mnohem větších galaxií.

Její přesnou hmotnost zatím neznáme, ale zdá se, že dosahuje minimálně tří tisíc Sluncí. Jestli ale náleží do rodiny středně  hmotných černých děr, bude její skutečná hmotnost dosahovat nejspíše až 150 000 slunečních hmotností.

Jediným vysvětlením pozorovaného jevu je přítomnost takové černé díry v oblasti aktivního galaktického centra (AGN – active galactic nucleus). Materiál padající k horizontu událostí je zahříván na obrovské teploty a intenzivně září v rentgenovém oboru. Pro tyto vnitřní oblasti rozlehlejších galaxií je charakteristická centrální výduť, v případě této galaxie však chybí.

Podle současných teorií se první hmotné černé díry začaly tvořit už v období mladého vesmíru spolu s prvními generacemi hvězd. Jejich hmotnost postupně narůstala, jak se po nějakém čase prvotní galaxie působením gravitačních sil vzájemně slučovaly. Při takových kolizích v dlouhém časovém intervalu je těžké odhadnout vlastnosti prapůvodních menších děr, které vzájemným spojováním skončily ve formě goliášů obývajících jádra obřích eliptických galaxií. Proto chtějí astronomové hledat galaxie menší, ale s dostatečně hmotnými černými dírami.

Zvětšit obrázek

Černá díra v trpasličí galaxii v představách výtvarníka. Kredit: ESA/ATG medialab

Pomocí detektoru WISE se týmu kolem Nathana Secresta podařilo najít stovky malých galaxií bez centrální výdutě. Přítomnost hmotných černých děr u nich možná potvrzuje předchozí teorie, že hmotným černým dírám stačí pouze přítomnost oblastí koncentrovaného galaktického plynu, které začnou kolabovat v důsledku působení vlastní gravitace. K vývoji hmotných černých děr není zapotřebí centrálních galaktických výdutí.

I když je těžké odhalit hmotné černé díry v malých galaxiích, neboť jsou obvykle zahaleny oblaky prachu a plynu, a proto nevyzařují v oblastech viditelného světla, v posledních letech se astronomům daří objevovat víc a víc takových objektů. V budoucnu by měly výsledky pozorování značně zlepšit kombinované prohlídky oblohy napříč mnoha obory elektromagnetického záření.

Zdroje informací:
http://sci.esa.int/xmm-newton/55114-xmm-newton-spots-monster-black-hole-hidden-in-tiny-galaxy/
http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1202/1202.1651.pdf
http://sci.esa.int/xmm-newton/47370-fact-sheet/