Překvapivá měření fádní galaxie v rentgenovém oboru

Detektory v rentgenovém oboru na oběžných drahách tvoří důležitou oporu našeho vesmírného výzkumu. To, že se zprávy o nich v posledních týdnech neobjevují na titulních stránkách médií, neznamená, že by nebylo o čem psát. Právě naopak. 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 – skoro 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.

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.

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.
Zdroj: http://sci.esa.int/

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.

Černá díra v trpasličí galaxii v představách výtvarníka.

Černá díra v trpasličí galaxii v představách výtvarníka.
Zdroj: http://sci.esa.int/

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.

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.

Průřez teleskopem XMM-Newton

Průřez teleskopem XMM-Newton.
Zdroj: http://xmm.esac.esa.int/

Stejně jako je pro agenturu NASA jednou z vlajkových lodí (nejen astronomie vysokých energií) kosmický detektor Chandra, pak pro starý kontinent je jím jednoznačně Newton. S tubusem o délce přes deset metrů a hmotností 3,8 tun je největším vědeckým zařízením dopraveným do kosmického prostoru Evropskou kosmickou agenturou. Na eliptickou oběžnou dráhu se sklonem 40° k rovníku jej vynesla nosná raketa Ariane-5 z kosmodromu Kourou 10. prosince 1999.

Jeho oběžná dráha je proměnlivá v závislosti na druhu pozorování. Perigeum se pohybuje v rozmezí 6 000 – 22 000 km, apogeum od 99 000 do 115 000 km, ale oběžná doba je vždy 48 hodin. Z této doby je plných 40 hodin mimo oblast působení Van Allenových radiačních pásů, které by mohly poškodit palubní techniku. V době silné sluneční aktivity se citlivé detektory a kamery z bezpečnostních důvodů rovněž vypínají.

V halvním podélném tubusu jsou umístěny tři moduly pro pozorování v rentgenovém oboru a jeden pro pásmo viditelné až ultrafialové. Každý modul pro rtg pásmo je vybaven kamerou systému EPIC (European Photon Imaging Camera), dva z modulů navíc obsahují spektrometry RGS (Reflection Grating Spectrometer) pro rentgenové pásmo. Vybavení doplňuje detktor částic kosmického záření. Na palubě není žádné zařízení pro sběr dat. Výsledky měření se ihned odesílají do některé ze sítí pozemních trackovacích stanic. Centrum letové kontroly je v centrále ESOC v německém Darmstadtu, kromě toho obstarávají monitoring stanice v australském Perthu, v Kourou a v Santiago de Chile. Vědecké centrum pro zpracování a distribuci vědeckých dat se nacházelo do roku 2012 v britském Leicesteru, poté se přesunulo do Science Operations Centre v ESAC.

První vědecké snímkování proběhlo v lednu 2000. Původně dvouletý program byl několikrát prodloužen, naposled až do roku 2018.

Zdroje informací:
http://sci.esa.int/
http://arxiv.org/
http://sci.esa.int/

Zdroje obrázků:
http://sci.esa.int/xmm-newton/18015-xmm-newton-spacecraft/
http://sci.esa.int/xmm-newton/55158-x-ray-emission-from-dwarf-galaxy-j13293234/
http://xmm.esac.esa.int/external/xmm_user_support/documentation/uhb/XMM_UHB.pdf

Překvapivá měření fádní galaxie v rentgenovém oboru, 2.5 out of 5 based on 6 ratings
Pin It
(Visited 970 times, 1 visits today)
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 2.5/5 (6 votes cast)
(Visited 970 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


Zanechte komentář