Vědci objevili aktivní jádra galaxií, o jejichž existenci nic netušili

Mezinárodní astronomický tým oznámil objev zcela nové kategorie aktivních galaktických jader, která se vymyká dosavadní klasifikaci těchto vesmírných objektů.

Obraz nově objeveného typu AGN | foto: Aurore Simonnet, Sonoma State University

Aktivní galaktická jádra (Active galactic nuclei - AGN) jsou zdroje extrémně silného záření nalézající se ve středu jinak typických galaxií. Podle současných astrofyzikálních modelů jsou jejich hnacím motorem supermasívní černé díry, lačně polykající materiál z hustých centrálních oblastí galaxií. Pohlcovaný prach a plyn se hromadí v prstencích kolem černých děr a v důsledku svého extrémního ohřátí a složitých magnetických dějů vydává intenzívní (především rentgenové a gama) záření ve dvou protichůdných výtryscích kolmo k rovině prstence.

Jasnější než miliardy Sluncí

AGN patří mezi nejjasnější objekty našeho vesmíru, do svého okolí chrlí energie srovnatelné se zářením miliard hvězd, a to z oblastí velkých jen jako naše Sluneční soustava. Zatímco u „normálních“ galaxií je jejich celková zářivá energie přibližně rovna součtu vyzařované (světelné) energie všech hvězd, u aktivních galaxií takové počty neplatí. V případě AGN totiž musíme do výpočtu zahrnout energie všech vlnových délek elektromagnetického spektra (tedy i rádiové, infračervené, ultrafialové, rentgenové a gama záření).

Až dosud se astrofyzici domnívali, že už všechny hlavní druhy aktivních galaxií znají, a sice: kvazary, blazary, Seyfertovy galaxie a rádiové galaxie (viz - rámeček). Mohlo by se zdát, že jsou mezi nimi značné rozdíly, ale většina vědců se shoduje v tom, že za všemi se skrývá stejná fyzikální podstata. Odlišnosti jsou způsobeny pouze různým úhlem pohledu, jde o stejné objekty, které jen vidíme z různých směrů.

 Druhy aktivních galaxií:

Kvazary jsou ze všech AGN nejstarší, jde o vůbec nejvzdálenější objekty ve vesmíru vzdalující se od nás velmi vysokými rychlostmi, některé z nich jsou přes 12 miliard světelných let daleko. Před miliardami let bychom jich mohli spatřit mnohem víc než nyní, neboť aktivita většiny z nich od té doby poklesla.

Naproti tomu blazary jsou velmi aktivní dodnes, září především na rádiových vlnách, přičemž jejich jasnost se v čase výrazně mění. Mají velice kompaktní jádra o průměru menším než jeden světelný den a sídlí v centrech eliptických galaxií. Blazary pozorujeme přímo v ose výtrysků hmoty a záření.

Seyfertovy galaxie jsou spirální galaxie s extrémně jasnými jádry, jejichž akreční disky vidíme buď pod úhlem nebo přímo z boku. Z naměřených hodnot jejich rudých posuvů vyplývá, že jsou nám mnohem blíž než kvazary či blazary.

Posledním typem AGN jsou rádiové galaxie (radiogalaxie). Obvykle eliptické galaxie, pozorované z bočního pohledu. Emise rádiových vln je zapříčiněna synchrotronovým procesem (elektrony urychlené magnetickým polem).

Nově objevená AGN skoro nejsou vidět

Nyní se ale zdá, že astronomové budou muset své dosavadní představy o aktivních jádrech galaxií poněkud poopravit. Mezinárodní tým astronomů vedený Jackem Tuellerem (Goddardovo centrum NASA) a Yoshihirou Uedou (Kjótská univerzita) totiž objevil zcela nový typ AGN, který až dodnes unikal jejich pozornosti. Tyto objekty jsou obestřeny tak hustým oblakem prachu a plynu, že z nich žádné světlo nemůže proniknout ven. „Jde o důležitý objev, protože nám pomůže lépe pochopit, proč některé supermasivní černé díry září, a jiné ne,“ říká Jack Tueller.

Asi před dvěma lety našel pomocí detektoru záblesků BAT (Burst Alert Telescope) družice Swift stovky poměrně blízkých AGN. Předchozí průzkumy je neodhalily, protože prachoplynový obal rozprostírající se kolem nich jejich viditelné a ultrafialové světlo docela pohlcuje. Detektor BAT je ale schopen zachytit i vysokoenergetické rentgenovy paprsky, a to skrz mračna plynu a prachu proniká.

Astronomové se tedy poté rozhodli blíže prozkoumat dvě z těchto aktivní jader v galaxiích ESO 005-G004 a ESO 297-G018, která jsou asi 80 a 350 miliónů let od nás. Pozorování provedl japonský satelit Suzaku, který disponuje detektory rentgenového záření o mnohem větším rozsahu a větší citlivosti než zmíněný Swift (BAT). Přesto družice odhalila jen malá množství nízko a středně energetického rentgenového záření.

Tvoří zřejmě až 20 % rentgenového pozadí

Na rozdíl od dosud známých druhů AGN nemají tato nově nalezená aktivní jádra galaxií kolem sebe jen prachoplynové prstence, ale podle všeho jsou zcela zahalena silnou vrstvou materiálu, která brání světlu v cestě ven. „U jiných druhů AGN můžeme pozorovat viditelné světlo, protože je rozptýlené,“ tvrdí Richard Mushotzsky, který se na výzkumu rovněž podílel, „ale u těchto dvou galaxií je světlo vycházející z jejich center úplně odstíněno.“

Podle Yoshihira Uedy existuje nerozpoznaných AGN této kategorie mnohem více. Vlastně by podle něj mohly tvořit až 20 % veškerých bodových zdrojů rentgenového pozadí v našem vesmíru. Observatoř Chandra v minulosti ukázala, že toto pozadí mají na svědomí právě AGN, jen je nedokázala přesněji specifikovat.

Správné pochopení podstaty všech AGN je pro astronomy nesmírně důležité, neboť, jak říká Jack Tueller „černé díry hrají v průběhu formování galaxií rozhodující roli“. A dodává: „Nemůžete chápat vesmír bez toho, aniž byste porozuměli obřím černým dírám a tomu, co dělají.“

Stručné shrnutí na závěr

Aktivní galaxie:

• Většina záření je způsobena rozžhaveným plynem.
• Intenzita záření dosahuje vrcholu na rádiových vlnových délkách.
• Supermasívní černé díry v jejich středech jsou velmi aktivní.
• Nejvíce záření vychází z jejich jader.

Běžné galaxie:

• Většina světla pochází z hvězd.
• Emitované záření je nejintenzívnější ve viditelné oblasti spektra.
• Obří černé díry v jejich centrech jsou neaktivní.
• Světlo je rozloženo po celé galaxii.

Zdroj: www.nasa.gov