Ring našel kolem „skryté“ černé díry galaxie

Tým astronomů se podrobně podíval na blízkou galaxii a objevil neobvyklou strukturu, která vrhá světlo na superasivní vztahy černých děr s jejich hostitelskými galaxiemi.

Tento ultrafialový širokoúhlý snímek ukazuje NGC 7582 (vpravo dole) s jeho galaktickými sousedy, NGC 7599 (vlevo) a NGC 7590 (horní střed).
NASA / JPL-Caltech

Spirální galaxie 70 miliónů světelných let od Země hostí superhmotnou černou díru, která je asi 50 miliónkrát větší než hmotnost našeho Slunce. Tato čísla znějí téměř jako sci-fi, ale nedávný bližší pohled na střed této obyčejné galaxie odhalil něco ještě bizarnějšího: prsten prachu, plynu a hvězd přesahující 2 000 světelných let, který zakrývá samotnou černou díru. Výsledek byl představen na 230. zasedání Americké astronomické společnosti v Austinu v Texasu.

Z předchozích pozorování viditelným světlem, blízkým infračerveným světlem a rentgenovým pozorováním astronomové věděli, že tato galaxie, označovaná jako NGC 7582, byla vzácným plemenem: její centrální černé díry soutěží na plynovém bufetu, ale zářící plyn nevidíme vtáhlo se to do čelisti, a to díky velkým množstvím prachu a plynu zakrývajících náš pohled na jádro galaxie.

Tento typ „skryté“ aktivní galaxie je vzácný v tom smyslu, že tyto galaxie je obtížné najít, ale astronomové jsou si jistí, že skutečně převyšují „normální“ aktivní galaxie o nejméně 2 až 1. Co zůstává nejasné, je to, co se skrývá: Skrývají široké prachové pruhy před galaktickými centry? Nebo se nějakým způsobem blíží k černé díře zeď prachu?

Prsten kolem galaxie, kapsa plná odtoků

K zodpovězení těchto otázek použila Stéphanie Juneau (Národní optická astronomická observatoř a CEA-Saclay, Francie) a kolegové nástroj MUSE na velmi velkém dalekohledu v Chile k zobrazení středu spirálové galaxie NGC 7582.

Obrázek zakázané spirálové galaxie NGC 7582, která hostí skrytou černou díru. Pozorování z přístroje MUSE na velmi velkém dalekohledu v Chile (vsazená) odhalují emise z horkého plynného větru (v zelené) vyvolaného černou dírou.
Obrázek na pozadí: S. Binnewies a J. Pöpsel (Observatoř Capella); Vložka: S. Juneau (NOAO, CEA-Saclay)

Výsledkem byl více než pěkný obrázek - každý z 90 000 obrazových bodů přišel s připojeným spektrem, což ukazuje, jak se tato část galaxie pohybuje. Použitím těchto obrazových spekter oddělil Juneauův tým celkovou rotaci hvězd kolem galaktického středu od rotace vnitřního prstence, vyrobeného z prachu, plynu a hvězd, které se točí ještě rychleji než samotná galaxie.

Tento spektrální snímek NGC 7582 ukazuje, jakým způsobem se plyn v každém bodě galaxie pohybuje. Červená označuje, že hvězdy se pohybují od našeho pohledu, zatímco modrá označuje hvězdy, které se pohybují směrem k nám. Zakřivená spirální galaxie se samozřejmě otáčí, a proto je jedna strana červená a druhá modrá. Ale ve středu je prsten, který se točí ještě rychleji. Protože vidíme okraj prstenu, vidíme to jako dva kruhy (modrý a oranžový / žlutý), které vystupují ze zbytku jádra galaxie. Prsten se rozpíná 2 000 světelných let.
Juneau a kol. 2017

Předchozí pozorování ukázala, že černá díra se napájí z bufetu ve tvaru disku, a my vidíme, že se plyn kolem spirály tváří kolem spirály, nebo téměř tak. Tento akreční disk je široký než pár světelných let. Na druhé straně je zaprášený prsten napříč 2000 světelných let - a my to vidíme na okraji.

Obrázky také odhalily obrysy odtoku ve tvaru kužele: horký plyn, který chrlí z černé díry. Směr větru černé díry se však zdá být utvářen zaprášeným prstencem, který odvádí vítr a chrání galaxii před její silou.

Důkazy o malé fúzi

Odkud pocházel tento kruh chránící galaxii? Předchozí rádiová pozorování ukázala, že NGC 7582 má malý ocas neutrálního vodíkového plynu, pravděpodobně strašidelný zbytek interakce s jinou galaxií. NGC 7582 nesdílí tuto funkci s žádnými svými galaktickými sousedy. Autoři tedy spekulují, že galaxie nedávno zažila menší fúzi, možná s trpasličí galaxií, která byla kdysi na oběžné dráze.

Pokud by se trpaslík pustil příliš blízko, spirála by ho roztrhla a poslala by hodně plynu do středu větší galaxie. Interakce mohla čerpat černou díru (což by zase vytvořilo silný vítr), zatímco současně vytvořilo zaprášený prsten, který chrání galaxii před energií černé díry.

Je to úhledné vysvětlení, ale jak poznamenává Juneau, není to jediné. Existuje více způsobů, než sloučení, aby se vytvořil prachový jaderný kruh, a prsten pravděpodobně není jediná věc, která skrývá NGC 7582 z pohledu. Je ironií, že způsob, jak lépe porozumět těmto galaxiím, které skrývají skryté černé díry, je jednoduše najít více z nich.