Družice Chandra objevila několik desítek černých děr střední velikosti

Mohutná pozorovací kampaň pomocí rentgenové kosmické observatoře NASA s názvem Chandra X-ray Observatory poskytla astronomům jasné důkazy existence černých děr střední velikosti – tzv. intermediate-mass black holes (IMBHs). Spojením s jinými výzkumy, které prováděla astronomická družice Chandra a další observatoře, mohou tyto výsledky umožnit astronomům lepší pochopení toho, jak se největší černé díry formovaly v mladém vesmíru.

V rámci průzkumu COSMOS Legacy Survey byla zkombinována data z některých velkých světových teleskopů pozorujících napříč elektromagnetickým spektrem. Publikovaný snímek obsahuje data z tohoto průzkumu získaná družicí Chandra odpovídající v souhrnu zhruba 4,6 miliónům sekundám pozorovacího času.

Barvy na obrázku odpovídají rozdílné intenzitě rentgenového záření podle detekce jmenovanou družicí. Záření o nejnižších energiích je znázorněno červeně, střední intenzita zeleně a rentgenovému záření o nejvyšších energiích odpovídá modrá barva. Většina barevných skvrn na snímku představuje černé díry.

Data z družice Spitzer Space Telescope v oboru infračerveného záření jsou zvýrazněny šedou barvou. Na vloženém obrázku je umělecká představa rostoucí černé díry v centru galaxie. Je rovněž znázorněn disk materiálu obklopující černou díru a výtrysky hmoty unikající vysokou rychlostí.

TIP:   Co na obloze oko nevidí? Třeba tanec dvou superhmotných černých děr

Dvě nové samostatné studie využívají data z průzkumu Chandra COSMOS-Legacy survey a další data získaná nezávisle. Obsahují podrobné informace o objektech IMBHs – o dosud unikající kategorii černých děr mezi objekty hvězdných velikostí a sepermasivními černými děrami v centrálních oblastech velkých galaxií.

Jedna skupina astronomů identifikovala 40 černých děr v trpasličích galaxiích. Dvanáct z nich se nachází ve vzdálenostech více než 5 miliard světelných roků od Země a většina leží ve vzdálenosti přes 10 miliard světelných roků, což jsou nejvzdálenější černé díry v trpasličích galaxiích, jaké byly doposud pozorovány. Většina těchto zdrojů záření jsou pravděpodobně černé díry střední velikosti, které mají hmotnosti v rozmezí 10 000 až 100 000 hmotností Slunce.

Druhý tým objevil důležité vzorky možných černých děr střední velikosti (IMBHs) v galaxiích, které se nacházejí mnohem blíže Zemi. V tomto vzorku se většina objevených kandidátů na IMBHs nacházela ve vzdálenosti do 2,8 miliardy světelných roků od Země a zhruba 90 % z nich nebyla vzdálena více než 1,3 miliardy světelných let.

V rámci průzkumu bylo detekováno 305 galaxií s černými děrami o hmotnosti nižší než 300 000 slunečních hmotností. Pozorování malé části těchto vzorků prostřednictvím observatoře Chandra a evropské rentgenové družice XMM-Newton ukázala, že přibližně polovina z 305 kandidátů na IMBHs jsou pravděpodobně skutečné černé díry střední velikosti. Hmotnosti u deseti zdrojů objevených na základě pozorování rentgenového záření leží v rozsahu 40 000 až 300 000 hmotností Slunce.

IMBHs nás mohou dovést k vysvětlení, jak se velmi hmotné černé díry – tzv. supermasivní černé díry – někdy označované jako veledíry – byly schopné zformovat tak rychle po Velkém třesku. Jedno z převažujících vysvětlení předpokládá, že postupně „vyrostly“ z malých černých děr dosahujících hmotnosti zhruba několik stovek slunečních hmotností.

Některé z těchto „zárodků“ mohly splynout a vytvořit pozorované IMBHs. Jiné vysvětlení spočívá v tom, že se vytvořily velmi rychle ze smršťujících se obřích oblaků plynů s hmotnostmi, které převyšovaly hmotnost Slunce až několik tisíckrát. Mezi astronomy však zatím nepanuje shoda a objevené objekty typu IMBHs možná pomohou tuto otázku vyřešit.

Článek popisující závěry z průzkumu COSMOS-Legacy survey, který publikoval Mar Mezcua (Institute for Space Sciences, Španělsko) se svými spolupracovníky, byl zveřejněn v srpnovém čísle Monthly Notices of the Royal Astronomical Society a je dostupný online. Druhý článek na základě studia vzorku bližších IMBHs publikoval Igor Chilingarian (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) 10. 8. 2018 v Astrophysical Journal a je rovněž dostupný online.

Zdroj: Hvězdárna Valašské Meziříčí, (chandra.harvard.edu, scitechdaily.com), autor: František Martínek, foto: X-ray: NASA / CXC / ICE / M.Mezcua et al.; Infrared: NASA / JPL-Caltech; Illustration: NASA /CXC / A.Hobartvideo: Chandra X-ray Observatory (NASA /CXC / A. Jubett)