Vesmírné výtrysky: Fontány horkých plynů a černé díry s gejzíry prachu

Černá díra s výtrysky hmoty

Astronomové zkoumali černou díru 4U1630-47 hvězdného typu pomocí evropské rentgenové observatoře XMM-Newton a došli k překvapivému objevu: družice zaregistrovala koktejl různorodých částic (například železa a niklu) vyvrhovaných z okolí černé díry. Vyvržené elektrony či protony se přitom pohybují téměř rychlostí světla.

Černé díry hvězdného typu vědci často nalézají na základě „pojídání“ materiálu z blízké hvězdy, které doprovází produkce rentgenového záření. Místo toho, aby černé díry veškerý dopadající materiál spolykaly, vyvrhnou někdy jeho část v podobě dvou mohutných protisměrných výtrysků.

Černá díra s gejzíry prachu

Pomocí dalekohledů VLT (Very Large Telescope) Evropské jižní observatoře uskutečnili astronomové dosud nejdetailnější pozorování prachu, který obklopuje mohutnou černou díru v centru galaxie NGC 3783. Oproti očekávání nevytváří tento prach jen toroidální útvar podobný duši pneumatiky, ale nachází se nad jeho rovinou i pod ní. Zdá se, že chladný prach proudí směrem od černé díry. 

Jedná se o překvapivý objev, jehož vysvětlení s pomocí současných teorií zůstává obtížné. Pozorování mohou přinést změnu v našem chápání aktivních jader galaxií. Existují přímé důkazy, že je prach vytěsňován intenzivním zářením.

Galaktický výtrysk

Ve vzdálenosti dvou miliard světelných let od Země se nachází eliptická galaxie 3C 348, která je přibližně tisíckrát hmotnější než Mléčná dráha. V jejím středu pak leží obří superhmotná černá díra o hmotnosti 2,5 miliardy sluncí. Nevinně vyhlížející galaxii již dlouho známe jako nejjasnější objekt v souhvězdí Herkula v oboru rádiového záření.

Na kombinovaném snímku z kosmického dalekohledu HST (ve viditelném světle) a z radioteleskopu VLA (v rádiovém oboru) vidíme dva obrovské výtrysky směřující do vzdálenosti 1,5 milionu světelných let. Jedná se o proudy plazmy o vysokých energiích, která uniká téměř rychlostí světla z galaxie uprostřed fotografie.

Fontány horkých plynů

Kosmická observatoř XMM-Newton pozorovala jasné zdroje rentgenového záření plynů v tzv. halo, které obklopuje Mléčnou dráhu. Získali jsme tak nová data podporující existenci procesů, při nichž vznikají fontány horkých plynů. Scénář počítá s plynem proudícím z galaktického disku do okolního halo, kde kondenzuje; následně vytváří studená oblaka, načež padá zpět do disku. Potvrzuje se tím význam explozí supernov v dosavadním vývoji mezihvězdného prostředí a celé Galaxie. Horký plyn jako jedna ze součástí mezihvězdného média má velmi nízkou hustotu, avšak jeho teplota přesahuje několik milionů stupňů. Je zřejmé, že horké plyny představují důležitou složku vesmírného prostředí.

Blikající pulzary

Husté vesmírné objekty mají nového šampiona, pokud jde o hmotnost: pulzar J0348+0432 je tak malý, že by se vešel na ostrov Manhattan (asi 21 km), avšak jeho hmotnost 2,04× převyšuje hmotnost Slunce. Otočí se přitom 25× za sekundu. 

Pulzary představují velmi rychle rotující neutronové hvězdy v závěrečném stadiu vývoje, jež své okolí „zametají“ svazkem rádiových vln. Nejrychlejší z nich se nacházejí v binárních systémech například s bílými trpaslíky, přičemž zrychlují vlastní rotaci na úkor materiálu odcizeného hvězdnému průvodci. Podobné uspořádání může existovat miliardy let, než se obě tělesa srazí a splynou.

Vznik hmotných hvězd

Pomocí radioteleskopu VLA objevili astronomové klíčové důkazy pro vysvětlení vzniku hmotných hvězd. Víme, jak se rodí stálice velikosti Slunce – gravitačním kolapsem prachoplynného oblaku. Avšak u objektů přesahujících desetinásobek hmotnosti Slunce nastává problém, jak mohly nahromadit tak velké množství hmoty.

Příkladem je hvězda G24 A1 vzdálená 25 tisíc světelných let, jejíž hmotnost činí asi 20 sluncí. Již při hmotnosti odpovídající zhruba osminásobku hmotnosti naší hvězdy totiž intenzivní záření mladé stálice zabrání přísunu další hmoty. Podle jedné z teorií může dopadající materiál vytvářet v jejím okolí prstenec, z nějž pak proudí na hvězdu. Záření žhavého tělesa se spotřebuje na zahřívání prstence, a další přísun hmoty potřebné k růstu stálice tak může pokračovat. Část materiálu je rovněž vyvržena ve směru polární osy rodící se hvězdy.