Zvětšit obrázek

Relativistické výtrysky hmoty z galaxie v představě ilustrátora.

Podle toho, co víme, mají prakticky všechny větší galaxie ve svém nitru supermasivní černou díru. Většina z nich se jen tak líně převaluje, jako třeba naše domácí supermasivní černá díra v útrobách Mléčné dráhy. Některé z nich jsou obklopené obrovskými rotujícími mračny plynu a prachu a vytvářejí takzvaná aktivní galaktická jádra (AGN), která ohromně intenzivně září ve vesmíru. Z aktivních galaktických jader se opět jen některá pyšní relativistickými výtrysky hmoty (relativistic jets), tedy dvěma protilehlými výtrysky plazmy, které se řítí vesmírem rychlostí blízkou rychlosti světla a jsou kolmé na rovinu rotace disku hmoty kolem supermasivní černé díry, jinými slovy jsou polární. Kde se ale tyto relativistické výtrysky vlastně berou? Jak k nim supermasivní černá díra přijde?

Marco Chiaberge.
Kredit: STSCI.

Aby pokořili letitou záhadu, Marco Chiaberge z Institutu vědy vesmírného teleskopu, Univerzity Johnse Hopkinse a italského INAF-IRA a jeho kolegové uskutečnili velký průzkum galaxií ve vesmíru s použitím zařízení Wide Field Camera 3 (WFC3) na palubě Hubbleova vesmírného teleskopu. Pozorované galaxie si přitom rozdělili do pěti kategorií – 2 typy galaxií s relativistickými výtrysky, 2 typy galaxií s aktivními galaktickými jádry, ale bez výtrysků a pak ještě běžné neaktivní galaxie.

Zvětšit obrázek

Rádiové galaxie 3C 297, 3C 454.1 a 3C 356 (vpravo), které byly součástí studie. Kredit: NASA, ESA, M. Chiaberge (STScI).

Chiaberge a spol. zjistili, že prakticky všechny galaxie, které vyzařují značné množství rádiového záření – což je neklamná známka přítomnosti relativistických výtrysků, mají co dělat se splýváním galaxií. Podle všeho je právě proces splývání galaxií nezbytným předpokladem ke spuštění mechanismu relativistických výtrysků. Nicméně, aby to nebylo úplně jednoduché, ne každé pozorované splývání galaxií souviselo s relativistickými výtrysky. Ve skutečnosti nevede k rozběhnutí relativistických výtrysků celá řada situací se splýváním galaxií.

Zdá se tedy, že pro vznik relativistických výtrysků supermasivních černých děr je sice splývání galaxií nezbytné, ale zároveň nejde o jedinou podmínku. Tady se už autoři studie dostávají na tenký led spekulací. Podle nich by takovou podmínkou mohla být například intenzivní rotace dotyčné supermasivní černé díry, kterou by snad mohlo spustit blízké setkání s jinou černou dírou podobné hmotnosti.

Zvětšit obrázek

Klasická aktivní galaxie M87 s okouzlujícím relativistickým výtryskem.

Relativistické výtrysky hmoty by v takovém případě mohla pohánět rotační energie supermasivní černé díry.
Podle autorů může splynutí galaxií ovlivnit supermasivní černou díru v nitru galaxie dvojím způsobem. Jednak by mohlo dojít ke zvýšení množství hmoty v  okolí černé díry, což by pak vyvolalo i nárůst hmoty samotné černé díry. A kdyby splývaly dvě pořádně velké galaxie, tak by přitom mohlo dojít ke splynutí jejich supermasivních černých děr. V takovém případě by vznikla jediná veliká supermasivní černá díra, která by divoce rotovala a vytvořila dva krásné relativistické výtrysky hmoty.

Prozatím to jsou ale jenom samé spekulace, bude to chtít ještě spoustu dalších pozorování Hubbleova teleskopu, soustavy teleskopů ALMA a podobných zařízení.

Active Galactic Nuclei

Artist’s impression of a supermassive black hole at the centre of a galaxy

Literatura
ESA / Hubble Information Centre 28. 5. 2015, Nature News 29. 5. 2015, arXiv:1505.07419. Wikipedia (Astrophysical Jet)