Černé díry v centrech galaxií: Supermasivní monstra z dávných časů (2.)

V první článku jsme se dozvěděli, že v centrech galaxií sídlí supermasivní černé díry, které svou gravitací drží galaxii pohormadě. Jejich hmotnost se může pohybovat v řádech milionů až miliard Sluncí.

Supermasivní dvojčata

Vzácně se najdou i dvojice supermasivních černých děr, které se obíhají v těsné blízkosti. Jelikož je život galaxií překvapivě bouřlivý, mohly by podobné páry představovat výsledek dramatických událostí v minulosti – například splývání galaxií nebo pohlcení menší galaxie větším sousedem. 

Pěkným příkladem se stala oblíbená galaxie NGC 6240 v souhvězdí Hadonoše, vzdálená od nás 400 milionů světelných let. Odborníky fascinuje nesmírně intenzivním infračerveným zářením, „rozcuchanou“ strukturou a právě dvěma supermasivními černými dírami. Nejspíš vznikla před relativně krátkou dobou splynutím dvou menších galaxií. 

Nedávno se v hlubokém vesmíru ve vzdálenosti 3,8 miliardy světelných let podařilo také objevit velmi nezvyklý objekt, jenž nese označení WISE J233237.05-505643.5. Nejspíš se jedná o galaxii, v jejímž středu víří dvě supermasivní černé díry. Podle odborníků přitom balancují jen krůček od finále v podobě působivé vesmírné srážky.

Záhadný otesánek

Zdálo by se, že má-li svou centrální černou díru téměř každá galaxie, vznikají tyto objekty nejspíš nějakým dávno objasněným mechanismem. Zrod galaktických monster však stále obestírá tajemství a ve hře je několik hypotéz. Astrofyzici se víceméně shodnou, že supermasivní černá díra uhnízděná uprostřed galaxie pohlcuje hmotu a občas splývá s dalšími kolegyněmi – například pokud galaxie pohltí svého souseda. Otázka ovšem zní, kde se v galaxii původně vzala…

Problém tkví v tom, že disponujeme doklady o supermasivních černých dírách už z dob, kdy měl vesmír pouhou miliardu let. Zdálo by se, že zmíněné objekty nemohly mít dost času narůst postupným „požíráním“ okolní hmoty do tak gigantických rozměrů. Pozorované supermasivní černé díry totiž oproti častým představám nehltají hmotu bezuzdně, neboť jim v tom zřejmě účinně brání jejich akreční disky, jež kolem nich sviští velikou rychlostí. 

Tal Alexander a Priyamvada Natarajanová nastínili v roce 2014 možnost, že zhroutí-li se hvězdný obr do černé díry hvězdné velikosti (zhruba o hmotnosti deseti Sluncí) uvnitř kulové hvězdokupy se spoustou hvězd (stálice se úplně nehodí, je to označení hvězd viditelných na obloze), nevytvoří se kvůli gravitačním strkanicím odpovídající akreční disk – a černá díra se tudíž může krmit bez omezení. Podle obou vědců by v takové situaci její hmota skutečně mohla narůst z ekvivalentu deseti Sluncí na deset miliard, než by vesmír dosáhl stáří miliardy let.

Aktivní galaktická jádra

Jak už bylo řečeno, supermasivní černé díry v nitru galaxií může obklopovat divoce vířící akreční disk hmoty, jehož aktivitu doprovázejí emise záření rozmanitých vlnových délek. Jedná se pak o aktivní galaktická jádra (AGN), nejzářivější stálé zdroje elektromagnetického záření ve vesmíru. Najdeme mezi nimi kvazary z mladého kosmu, rádiově klidné Seyfertovy galaxie a naopak i aktivní rádiové galaxie nebo blazary.

V některých případech proudí ze supermasivních černých děr s akrečním diskem relativistické výtrysky hmoty, které se poté řítí vesmírem téměř rychlostí světla. Okouzlující příklad představuje poměrně blízká, ohromná a velice aktivní eliptická galaxie M87 z kupy v Panně. V jejích útrobách sídlí jedna či snad dvě supermasivní černé díry s hmotou o ekvivalentu 6,6 miliardy Sluncí. Svědčí o tom rovněž nádherný výtrysk z centra zmíněné galaxie, který se táhne do vzdálenosti přinejmenším pěti tisíc světelných let. 

Je možné supermasivní černou díru z galaxie vymrštit?

Odpověď na uvedenou otázku zní: Nelze to úplně vyloučit. Černé díry sedí v nitru galaxií jako nenasytná gravitační monstra a obvykle je považujeme za natolik masivní, že s nimi „nic nehne“. Přesto se zdá, že i osud černého giganta o hmotnosti milionů až miliard Sluncí se může dramaticky změnit. 

V galaxii CID 42 ze souhvězdí Sextant, jež se nachází 3,9 miliardy světelných let daleko, pozorujeme netradičně hned dva kompaktní zdroje světla ve viditelných vlnových délkách – jeden zhruba uprostřed a druhý poněkud stranou. Rentgenové záření však vydává pouze jeden z nich. Možných vysvětlení existuje několik, astrofyzici se však přiklánějí k variantě, že zmíněná galaxie vznikla relativně nedávno splynutím dvou menších galaxií a jejich supermasivních černých děr. Nově vytvořená černá díra měla ovšem smůlu – gravitační síly ji z galaxie vymrštily rychlostí kolem 2 000 km/s. Vědci nedávno zjistili, že eliptická galaxie M87 „vykopla“ podobnou rychlostí ze svého nitra celou hvězdokupu HVGC 1. Je tedy možné, že podobný osud potkal i supermasivní černou díru.

Náš supermasivní mazlíček

Úplně první supermasivní černou dírou, o které jsme kdy uvažovali, se stala ta naše – v srdci Mléčné dráhy. O její existenci spekulovali v roce 1971 Donald Lynden-Bell a Martin Rees. Už o tři roky později objevili astronomové Bruce Balick a Robert Brown v centru Galaxie objekt Sagittarius A*, obrovský, oslnivý a nepohyblivý rádiový zdroj. Šlo o první hmatatelný důkaz, že uvnitř Mléčné dráhy spí dávný gigant s hmotou odpovídající 4,1 milionu Sluncí. 

Naštěstí pro nás i naše případné sousedy jde však o poměrně mírnou a klidnou supermasivní černou díru. Zhruba jedenkrát za pozemský den vypustí krátký záblesk rentgenového záření – zřejmě jako následek polykání kosmického prachu či drti. Když v roce 2012 zableskla 150× jasněji než obvykle, astronomové po celém světě slavili – pravděpodobně pohltila nějaký asteroid. 

Nicméně v poslední době se hromadí důkazy, že zhruba před dvěma miliony let vychrlila nesmírně energetický výtrysk částic a záření. Svědčí o tom stopy v mračnu rychle proudícího neutrálního vodíku poblíž Magellanových oblaků, který nese jméno Magellanův proud. Další potvrzení nám pak možná nabízejí také záhadné Fermiho bubliny, jež v roce 2010 objevil vesmírný gamateleskop Fermi. Jedná se o gigantické protilehlé bubliny horkého plynu o délce 25 tisíc světlených let, které vyzařují gama záření. Našeho galaktického mazlíčka bychom proto měli i nadále bedlivě sledovat.