Výtrysky plazmatu v kupě SPT-0528. Kredit: MIT.

Začíná to jako vánoční galaktická pohádka. Před miliardami let v jedné převzdálené kupě galaxií zařvala supermasivní černá díra. Vychrlila přitom dva ohromující výtrysky plazmatu, jak tak už supermasivní černé díry dělávají. A proděravěla s nimi okolní kosmický plyn a prach, takže vznikly dvě ultimátní protilehlé díry. To je jednak fantastická vesmírná scenerie a zároveň také fantastická příležitost, jak spočítat energii těchto černoděrových výtrysků.

Michael Calzadilla. Kredit: MKI.

Michael Calzadilla z MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research (MKI) a jeho kolegové použili stejný postup, jako když se odhaduje energie dopadu asteroidu z vytvořeného kráteru. V tomto případě odhadovali energii výtrysků supermasivní černé díry z velikosti vytvořených „děr“ v kosmickém materiálu.

Dotyčná supermasivní černá díra se nachází v centrální galaxii kupy galaxií SPT-CLJ0528-5300 (zkráceně SPT-0528). Je od nás vzdálená asi 6,7 miliardy světelných let. Když badatelé vzali v úvahu objem a tlak plynu z vyhloubených galaktických děr, společně se stářím těchto dvou děr, tak dospěli k tomu, že výtrysky tehdy prorazily vesmírnou hmotu energií minimálně 10⁵⁴ joulů. V MIT uvádějí, že to odpovídá zhruba 10³⁸ termojaderných pum. Jak přitom milovníci jaderných zbraní jistě vědí, jedna tuna TNT exploduje s energií 4,184 krát 10⁹ joulů. Podle badatelů jde o nejvíce energetické výtrysky supermasivní černé díry, jejichž energii se nám povedlo odhadnout.

Kupy galaxií jsou plné kosmického plynu. Z toho důvodu rané teorie o evoluci kup galaxií předpovídaly, že jak plyn v kupách galaxií postupně chladne, tak bychom v galaxiích takových kup měli pozorovat intenzivní tvorbu nových hvězd. Jenomže, jak se ukazuje, dotyčné kupy galaxií nejsou tak chladné, jak by měly být, a nevytvářejí hvězdy takovou rychlostí, jak teorie o evoluci kup galaxií předpovídají. Něco v těchto kupách galaxií brání tomu, aby tam plyn chladl očekávanou rychlostí. Jak teď potvrzuje i případ výtrysků v kupě galaxií SPT-0528, hlavním podezřelým jsou přitom výtrysky plazmatu supermasivních černých děr. Ty podle všeho udržují plyn v kupě galaxií příliš horký na to, aby se tam mohla rozpoutat bouřlivá tvorba nových hvězd.

MIT Kavli Institute, logo.

Studovaná dvojice výtrysků supermasivní černé díry v kupě SPT-0528 přinesla ještě jednu zvláštnost, která ji odlišuje od ostatních podobných výtrysků. Tyto výtrysky jsou až nepochopitelně velké a intenzivní. Astrofyzici se totiž domnívají, že proces ochlazování plynu v kupě a proces tryskání horkého plazmatu ze supermasivních černých děr by měly být v rovnováze, která udržuje teplotu „prostředí“ v kupě galaxií stabilní, i když na pro nás poněkud obtížně představitelné úrovni kolem 10 milionů °C.

Podle badatelů by to mělo fungovat jako takový galaktický termostat. Jenže v případě výtrysků v kupě SPT-0528 tenhle termostat nefunguje. Astrofyzici znají ještě druhý podobný případ, kdy je termostat kupy galaxií „mimo provoz“. Jde kupu známou jako Fénix, kde je ale situace opačná. Termostat teploty kosmického plynu je tam hodně dole a celá kupa je plná hvězdných porodnic, které rodí hvězdy v šíleném tempu.

Video:   USF Graduate Michael Calzadilla | University of South Florida


Literatura
MIT 23. 12. 2019, Astrophysical Journal Letters online 10. 12. 2019.