60-sekundová Astro News: Black Holes Galore

Supermasivní černé díry jsou šelmy - je těžké je pozorovat a měřit, jejich účinky na jejich hostitelské galaxie jsou však hluboké. Přečtěte si nejnovější objevy černé díry.

I přes své jméno jsou supermasivní černé díry ve srovnání s jejich galaxiemi malé. Přesto mají obvykle masy miliónů nebo miliardkrát větší než hmotnost Slunce, hučí jakýkoli plyn poblíž a čerpají plazmu, teplo a záření na úrovních, které ovlivňují vývoj jejich hostitelů. Stále se snažíme pochopit, jak se tyto černé díry a jejich hostitelské galaxie vyvíjejí v kosmickém čase. Astronomové na setkání Americké astronomické společnosti ve Washingtonu DC představili několik nedávných zjištění, která změní naše chápání toho, jak superhmotné černé díry ovlivňují galaxie, v nichž žijí.

„Weighing“ Supermassive Black Holes

Měření hmotnosti superhmotné černé díry je těžší, než byste si mysleli - nemůžete ji přesně popřít v měřítku. Astronomové je nemohou pozorovat přímo v dalekohledech (přinejmenším ještě ne). Pro relativně blízké galaxie, které ve svých jádrech mají černé díry, mohou astronomové měřit pohyb centrálních hvězd a plynu, aby získali přesnou míru hmoty v nich, ale na větší vzdálenosti nelze ani tyto centrální pohyby vyřešit.

Astronomové tedy používají techniku ​​zvanou mapování dozvuku . Černé díry, které plynují, vyzařují světlo při neustále se měnících úrovních, v závislosti na množství plynu, který černá díra napájí. Toto světlo strhává elektrony z plynu ve vzdálených mracích, které emitují své vlastní světlo při specifických vlnových délkách. Tím, že astronomové pozorují, jak dlouho trvá, než se změna blížící se černé díře dostane do oblaků, a měřením pohybů samotných mraků, mohou přesně měřit hmotnost černé díry, kterou mraky obíhají.

Umělecké vykreslování vnitřních oblastí supermasivní černé díry a disku horkého plynu, který padá dovnitř. Vložka ukazuje, že když se plyn v blízkosti černé díry stane více či méně jasným (horní panel), plyn v oblacích daleko od černé díra reaguje stejným způsobem, ale je zpožděna o dobu, po kterou světlo přejde do vzdálených mraků (spodní panel). Časové rozpětí těchto dvou světelných křivek je asi šest měsíců.
Nahks Tr'Ehnl (www.nahks.com) a Catherine Grier (Penn State) a spolupráce SDSS

Tato spektroskopická technika byla většinou aplikována na relativně blízké černé díry, částečně proto, že získání jediného měření vyžaduje hodně pozorovacího času. Nyní však Catherine Grier (Penn State) a jeho kolegové použili průzkum Sloan Digital Sky Survey k měření hmotností černých děr tímto způsobem až do vzdálenosti téměř 8 miliard světelných let, když je vesmír asi poloviční než jeho současný věk. Projekt, který začal v roce 2014 a doposud shromáždil 44 mas mas černých děr, stále probíhá, s mnoha dalšími. Velký vzorek černých děr blízko a daleko s přesnými hmotnostmi pomůže Grierovi a dalším pochopit, jak se černé díry vyvíjely podél jejich hostitelských galaxií.

Pomsta trpasličích galaxií

Dokonce i trpasličí galaxie mohou zažít hněvlivou zpětnou vazbu ze supermasivních černých děr. Je známo, že černé díry s hmotností miliónů nebo miliard sluncí vyzařují vítr, trysky a záření, které mohou potlačit tvorbu hvězd v jejich hostitelských galaxiích. Ale trpasličí galaxie mají střední černé díry s menší hmotností a menší aktivitou.

Samantha Penny (University of Portsmouth, Velká Británie) a její kolegové pozorovali 69 trpasličích galaxií, které již netvoří hvězdy, pomocí průzkumu Mapping Near Galaxies at Apache Point Observatory (MANGA). Většina z těchto mrtvých trpaslíků žije v přeplněných prostředích, kde interakce s jinými galaxiemi stáhly plyn vytvářející hvězdy. Zdá se však, že šest galaxií utvářelo hvězdu samo o sobě díky supermasivním černým otvorům, které se skrývají v jejich jádrech.

Spektra MANGA ukazují pohyby hvězd a plynu v celé galaxii a odhalují podpis ohřevu v galaktickém měřítku, který je poháněn supermasivními černými dírami. Toto je poprvé, co zpětná vazba byla pozorována z takových malých černých děr zatímco přesné hmotnosti nejsou známy, jsou pravděpodobně menší než milion solárních hmot.

Tento složený obrázek ukazuje jednu z trpasličích galaxií studovaných týmem vedle spirálové galaxie velikosti Mléčné dráhy pro srovnání. Trpasličí galaxie obsahuje asi 3 miliardy hvězd, zatímco spirální galaxie obsahuje asi 300 miliard. Vložka (vpravo nahoře) ukazuje větší obrázek trpasličí galaxie překrytý některými daty MANGA pro tuto galaxii, která odhalila větry z supermasivní černé díry. Tmavě fialové oblasti ukazují plyn zahřátý větry z centrální černé díry galaxie. Tyto větry zahřívají mraky plynu, které by jinak tvořily hvězdy.
Samantha Penny (University of Portsmouth) a spolupráce SDSS

Svátky a praskliny černé díry, dvakrát

Astronomové byli svědky stravovacích návyků černé díry pomocí Hubbleova kosmického dalekohledu a rentgenové observatoře Chandra. Julie Comerford (University of Colorado, Boulder) a jeho kolegové publikovali výsledky v Astrophysical Journal .

Astronomové narazili na nedalekou galaxii SDSS J1354 + 1327 a objevili důkazy dvou černých děr burps oddělených zhruba 100 000 let. Supermasivní černé díry se dodávají v prasklinách, plynoucí plyn, který uvolňuje záření, když se točí spirály dovnitř. Toto záření osvětluje okolí a odstraňuje elektrony z neutrálního plynu.

V SDSS J1354 se kužel ionizovaného plynu rozprostírá 30 000 světelných let jižně od centra galaxie, což svědčí o hostině zhruba před 100 000 lety. Rázová vlna 3000 světelných let severně od středu galaxie od černé díry naznačuje novější svačinu. Tato dvě jídla byla pravděpodobně výsledkem interakcí s blízkou doprovodnou galaxií.

Obrázek galaxie SDSS J1354 + 1327 pořízený pomocí Hubbleova kosmického dalekohledu a rentgenové observatoře Chandra. Horní šipka ukazuje na nedávný „burp“ ze supermasivní černé díry; spodní šipka ukazuje na starší facku. Obě facky následovaly svátky na plynu ukradené z větší doprovodné galaxie nad ní.