Největší galaxie ve vesmíru nerodí nové hvězdy v takovém objemu, jaký by se od nich očekával. Něco tomuto procesu brání. A zdá se, že odpověď nám dá nová studie využívající dalekohled XRISM.
Na vině jsou černé díry.
Tyto supermasivní gravitační kotvy obvykle získávají veškerou mediální pozornost pro svou tendenci vtáhnout vše do sebe. Stejnou silou však tlačí zpět. Vědci z University of Michigan zjistili, že mocné oblaky materiálu unikající z černých děr vyfukují do vesmíru suroviny potřebné k vytvoření hvězd.
Podle moderních teorií by obří galaxie měly být zaplněny mnohem větším množstvím hvězdné hmoty, než je ve skutečnosti pozorováno. Mše „chybí“. kam šla? Byla vržena do hlubin vesmíru.
Co vidí XRISM
XRISM je mise rentgenového zobrazování a spektroskopie. Projekt vede Japonská letecká agentura (JAXA) za podpory partnerů z NASA a ESA. Start se uskutečnil v roce 2023 a aktivní pozorování začalo na konci roku 2024.
Nejedná se pouze o aktualizaci teleskopického vybavení. Energetické rozlišení je zde přibližně desetkrát vyšší než u přístrojů předchozí generace.
Před XRISM? Mohli jsme vidět pouze obecné obrysy toků plynu. Nyní můžeme vyřešit jemné struktury. Nyní vidíme jejich geometrii.
Xin “Cindy” Xiang, postgraduální student na University of Michigan, využil této nové jasnosti snímku ke studiu NGC 4151, jasného aktivního galaktického jádra vzdáleného více než 50 milionů světelných let. V jeho srdci je supermasivní černá díra, která nenasytně pohlcuje hmotu. Absorpční proces ohřeje plyn na plazmu a vytvoří kolem otvoru jasný akreční disk.
“Jaká je jejich struktura a geometrie? Jak a kdy tyto větry začínají?”
Právě na tyto otázky stará technologie nedokázala odpovědět. XRISM – možná.
Mechanismus působení
Tyto větry nejsou náhodným jevem. Zdá se, že jsou poháněny magnetickými odstředivými silami. Představte si sluneční erupce, ale v kosmickém měřítku. Rotující disk působí jako prak a velkou rychlostí vrhá ionizovaný plyn ze středu.
Pokud jsou tyto větry dostatečně rychlé, vyčistí okolí. Plyn zmizí – a hvězdy se nemají z čeho tvořit.
Již dříve Xiang a profesor John Miller ukázali, že tyto větry v NGC 4152 (pravděpodobně překlep v originále, což znamená NGC 4151) mohou dosáhnout rychlosti dostatečné k úplnému překonání gravitační síly galaxie. Nový výzkum přesně určuje kdy se zapnou.
Sledování “Cindicity”
Teď se věci zkomplikují.
Chování černých děr není statické – mění se. Xiang strávil čas analyzováním stovek dní dat XRISM z pozorování NGC 4115 (originál pravděpodobně odkazuje na NGC 4151). Pozorným pohledem na světlice sledovala kolísání jasu rentgenových paprsků. Poté zhodnotila „barvu“ záření. Ne v obvyklém vizuálním smyslu, ale z hlediska energetické hladiny: „tvrdé“ nebo „měkké“ rentgenové záření.
Tyto faktory spojila do jediné metriky. Směs jasu a energie.
Miller navrhl zkrátit název na “cindicity” (“syndicity”). Částečně proto, že se jmenuje Cindy. A také proto, že to zní nezvykle. Nápad fungoval.
“Když mi řekneš úroveň cindicity, poznám, jestli vidíš rychlý proudění větru.”
To je její přínos. Již není potřeba provádět pozorování po dobu několika měsíců. Stačí vyfotit, změřit index a pochopit, co dělá černá díra se svými emisemi.
Zpoždění
Tady je to překvapení.
Nejsilnější vítr se vyskytuje ne během nejjasnějšího záblesku.
Xiang zjistil zpoždění. Nejrychlejší toky dorazily přibližně o 10 000 sekund později. Jsou asi tři hodiny. Nejprve rentgenové záření ztvrdlo a ztlumilo a teprve potom se zvedl vítr.
Toto je první přímé časové spojení mezi světlem, které vidíme, a plynem, o kterém tušíme, že uniká.
Proč zrovna tři hodiny? Proč ne nula? Možná, že mechanismus potřebuje čas, aby se „dobil“. Nebo energie vytvoří tlak, než překoná povrchové napětí.
Nyní máme hodiny. Můžeme jen čekat na další „tik“, abychom zjistili, zda se tento čas shoduje v jiných galaxiích. Pokud je to pravda, naše modely vývoje galaxií budou mnohem méně teoretické a přesnější.
Ale počkej. Je tento proces univerzální? Nebo si tímto způsobem ráda „hraje“ pouze NGC 4151?
