Supermasivní černá díra za sebou zanechává 200 000 světelných let dlouhý most novorozených hvězd

Vzácná a bizarní kosmická událost zahrnující tři masivní černé díry vedla k objevu bezprecedentního jevu: supermasivní černé díry pohybující se neuvěřitelnou rychlostí a za sebou zanechávající 200 000 světelných let dlouhou stopu novorozených hvězd. Tato mimořádná stopa formování hvězd, náhodně zachycená Hubbleovým vesmírným teleskopem HST, je výsledkem černé díry, která se řítí mezigalaktickým prostorem a spouští novou tvorbu hvězd, když naráží na plyn před sebou. Událost, popisovaná jako hra galaktického kulečníku, je pravděpodobně výsledkem mnoha kolizí mezi supermasivními černými dírami, takže astronomové touží po dalším zkoumání pomocí kosmického dalekohledu Jamese Webba a rentgenové observatoře Chandra.

Vesmír je tak rozmarný, že i ty nejmenší věci, které by mohly zůstat nepovšimnuty, by mohly mít hluboké důsledky. To se stalo astronomovi z Yale univerzity Pieteru van Dokkumovi, když si prohlížel snímky z Hubbleova vesmírného dalekohledu a všiml si podezřelé vady, která vypadala jako škrábanec na fotografickém filmu. U elektronických kamer HST vypadá kosmické záření procházející podél detektoru jako „škrábance“. Ale jakmile byla provedena spektroskopie na podivném pruhu, van Dokkum si uvědomil, že je to skutečně 200 000 světelných let dlouhý řetězec mladých modrých hvězd! Pieter van Dokkum a jeho kolegové věří, že se rozprostírá mezi uprchlým monstrem a galaxií, ze které bylo vyvrženo. Černá díra musí podél své brázdy stlačovat plyn, který kondenzuje a tvoří nové hvězdy. Nikde jinde ve vesmíru nebylo nic podobného vidět.

Na obrázku vpravo je představa výtvarníka o neviditelné supermasivní černé díře, která byla vyvržena ze své hostitelské galaxie v důsledku „rvačky“ mezi ní a dvěma dalšími černými dírami. Když se černá díra prodírá mezigalaktickým prostorem, stlačuje před sebou řídký plyn. To urychluje zrod horkých modrých hvězd. Tato ilustrace je založena na pozorování 200 000 světelných let dlouhé „kondenzační stopy“ hvězd za unikající černou dírou podle pozorování Hubbleova vesmírného dalekohledu.

Na útěku je neviditelné monstrum, které se řítí mezigalaktickým prostorem tak rychle, že kdyby bylo v naší Sluneční soustavě, mohlo by cestovat ze Země na Měsíc za 14 minut. Tato supermasivní černá díra o hmotnosti až 20 milionů Sluncí, za sebou zanechala dosud neviděnou „kondenzaci“ novorozených hvězd o délce 200 000 světelných let, což je dvojnásobek průměru naší Galaxie. Je to pravděpodobně výsledek vzácné, bizarní hry galaktického kulečníku, mezi třemi masivními černými dírami.

Namísto toho, aby hltala hvězdy před sebou jako kosmický Pac-Man, rychlá černá díra vstupuje do plynu před ní, aby spustila vznik nových hvězd podél úzkého koridoru. Černá díra se šíří příliš rychle na to, aby si vzala čas na „svačinu“. Nikdy předtím nebylo nic podobného spatřeno, ale bylo to náhodně zachyceno Hubbleovým vesmírným teleskopem.

„Myslíme si, že za černou dírou vidíme brázdu, kde se plyn ochlazuje a je schopen tvořit hvězdy. Takže se díváme na formaci hvězd za černou dírou,“ řekl Pieter van Dokkum z Yale University v New Haven, Connecticut. „To, co vidíme, jsou následky. Jako brázdu za lodí vidíme brázdu za černou dírou.“ Stezka musí mít spoustu nových hvězd, vzhledem k tomu, že je téměř o polovinu jasnější než hostitelská galaxie, se kterou je spojena.

Černá díra leží na jednom konci sloupce, který se táhne zpět do mateřské galaxie. Na nejvzdálenějším konci kolony je pozoruhodně jasný uzel ionizovaného kyslíku. Vědci se domnívají, že plyn je pravděpodobně zahříván pohybem černé díry, která na plyn naráží, nebo by to mohlo být záření z akrečního disku kolem černé díry. „Plyn před ní dostane šok kvůli tomuto nadzvukovému velmi rychlému nárazu černé díry pohybující se plynem. Jak to přesně funguje, není ve skutečnosti známo,“ řekl van Dokkum.

„Je to čistá náhoda, že jsme na to narazili,“ dodal van Dokkum. Hledal kulové hvězdokupy v nedaleké trpasličí galaxii. „Právě jsem prohlížel snímek z HST a pak jsem si všiml, že máme malý pruh. Okamžitě jsem si pomyslel: 'Ach, kosmický paprsek zasáhl detektor kamery a způsobil lineární zobrazovací artefakt.' Když jsme odstranili kosmické záření, uvědomili jsme si, že tam stále je. Nevypadalo to jako něco, co jsme předtím viděli.“

Tato archivní fotografie z Hubbleova vesmírného dalekohledu zachycuje zvláštní lineární útvar, který je tak neobvyklý, že byl poprvé odmítnut jako zobrazovací artefakt z kamer HST. Následná spektroskopická pozorování však odhalila, že jde o 200 000 světelných let dlouhý řetězec mladých modrých hvězd. Na špičce mostu vlevo dole leží supermasivní černá díra. Ta byla vyvržena z galaxie vpravo nahoře. Ve své stopě stlačila plyn a zanechala za sebou dlouhou řadu mladých modrých hvězd. Nic takového ve vesmíru ještě nikdy nebylo viděno. Tato neobvyklá událost se stala, když byl vesmír přibližně v polovině současného stáří.

Protože to bylo tak divné, van Dokkum a jeho tým provedli následnou spektroskopii na Keck Observatory na Havaji. Popisují hvězdnou stopu jako „docela úžasnou, velmi, velmi jasnou a velmi neobvyklou“. To vedlo k závěru, že se dívali na následky černé díry, která prolétla oblakem plynu obklopujícím hostitelskou galaxii. Tato mezigalaktická „raketa“ je pravděpodobně výsledkem mnoha kolizí supermasivních černých děr.

Pak přišla další galaxie se svou vlastní supermasivní černou dírou. To se řídí starým idiomem: „dva je společnost a tři je dav“. Tři černé díry, které to smíchalo dohromady, vedly k chaotické a nestabilní konfiguraci. Jedna z černých děr okradla o hybnost zbylé dvě černé díry a byla vyhozena z hostitelské galaxie. Původní dvojitá černá díra možná zůstala nedotčena, nebo nová černá díra vetřelců mohla nahradit jednu ze dvou, které byly v původní dvojhvězdě, a „vykopnout“ předchozího společníka.

Když jedna černá díra vzlétla určitým směrem, binární černé díry vystřelily směrem opačným. Na opačné straně hostitelské galaxie je vidět útvar, který by mohl být uprchlou binární černou dírou. Nepřímým důkazem toho je, že neexistují žádné známky aktivní černé díry, která by zůstala v jádru galaxie. Dalším krokem je provést následná pozorování pomocí vesmírného teleskopu Jamese Webba a rentgenové observatoře Chandra, aby se potvrdilo vysvětlení černé díry.

Nadcházející vesmírný dalekohled NASA pojmenovaný Nancy Grace Telescope bude mít širokoúhlý pohled na vesmír s vynikajícím rozlišením Hubblea. Jako průzkumný dalekohled by nová pozorování mohla najít více těchto vzácných a nepravděpodobných „hvězdných pruhů“ jinde ve vesmíru. Podle van Dokkuma to může vyžadovat strojové učení pomocí algoritmů, které jsou velmi dobré při hledání konkrétních podivných tvarů v moři dalších astronomických dat.

Výzkumný dokument byl publikován 6. dubna 2023 v Astrophysical Journal Letters.

Zdroj: https://scitechdaily.com/cosmic-monster-on-the-loose-runaway-supermassive-black-hole-is-not-like-anything-seen-before/ a https://www.sci.news/astronomy/hubble-runaway-supermassive-black-hole-11821.html

autor: František Martinek