Miniaturní supermasivní černé díry

Jedna z nejméně hmotných supermasivních černých děr byla objevena uprostřed spirální galaxie NGC 4178, jejíž poloha se promítá do souhvězdí Panny. Snímek této galaxie byl pořízen v rámci přehlídky oblohy s názvem Sloan Digital Sky Survey. Na vloženém obrázku je vidět zdroj rentgenového záření v pozici černé díry – uprostřed snímku pořízeného družicí Chandra X-ray Observatory.

Na základě analýzy dat z rentgenové družice Chandra, údajů z družice Spitzer Space Telescope v infračerveném oboru a rádiových dat z radioteleskopu Very Large Array bylo zjištěno, že centrální černá díra má hmotnost menší než 200 000 hmotností Slunce. To je mimořádně malá hmotnost pro supermasivní černou díru v centru galaxie.

Vlastnosti zdroje rentgenového záření včetně jeho jasnosti a spektra – tj. intenzity rentgenového záření na různých vlnových délkách – a jeho jasnost v oboru infračerveného záření napovídá, že černá díra v centru galaxie NGC 4178 velmi rychle strhává materiál ze svého okolí. Zmíněná data rovněž vedou k závěru, že záření generované padající hmotou je silně absorbováno plynem a prachem, který obklopuje černou díru.

Všeobecně známý vztah mezi hmotností černé díry a množstvím generovaného rentgenového a rádiového záření byl použit k určení hmotnosti černé díry v centru galaxie. Tato metoda vede k závěru, že hmotnost černé díry dosahuje méně než 200 000 hmotností Slunce. To je v souladu s hmotností odhadnutou několika jinými metodami a je podstatně nižší než typické hodnoty hmotnosti supermasivních černých děr, které obvykle dosahují několika miliónů až miliard hmotností našeho Slunce.

Spirální galaxie NGC 4178 je od Země vzdálena přibližně 55 miliónů světelných roků. Neobsahuje však ve svém středu jasné centrální seskupení hvězd, tzv. galaktickou výduť. Kromě galaxie NGC 4178 jsou známy pouze 4 obdobné galaxie bez výdutě, obsahující supermasivní černou díru. Z těchto čtyř černých děr mohou dvě mít podobnou hmotnost jako černá díra v NGC 4178.

Pozorování zdroje rentgenového záření, objeveného družicí Chandra v centru galaxie NGC 4561, pomocí kosmické observatoře XMM-Newton vede k závěru, že hmotnost této černé díry je větší než 20 000 hmotností Slunce. Avšak tato hmotnost může být podstatně vyšší, pokud černá díra strhává okolní materiál pomaleji, což vede k nižší produkci rentgenového záření.

Hmotnost centrální černé díry v galaxii NGC 4395 byla odhadnuta na 360 000 hmotností Slunce. Již dříve astronomové zjistili, že u velkého počtu pozorovaných galaxií byla zjištěna těsná korelace mezi hmotností supermasivních černých děr a hmotností výdutě příslušné galaxie. Teoretické modely vyvinuté k vysvětlení těchto výsledků pozorování předpokládají splynutí galaxií a předpovídají, že galaxie bez vydutě se odlišují od hvězdných ostrovů obsahujících supermasivní černé díry. Závěry pozorování zjištěné pro galaxii NGC 4178 a výše zmíněné čtyři další galaxie byly započítány do těchto prognóz a mohou tak naznačovat, že existuje více než jen jeden způsob, jak se může zformovat supermasivní černá díra.

Na snímku z družice Chandra byly nalezeny další tři zdroje rentgenového záření. Pokud se nacházejí uvnitř galaxie NGC 4178, s největší pravděpodobností se bude jednat o binární systémy obsahující černou díru nebo neutronovou hvězdu. Nejjasnější z těchto tří zdrojů rentgenového záření může být černou dírou střední velikosti s hmotností zhruba 6 000krát převyšující hmotnost Slunce.

Zdroj: http://chandra.harvard.edu/photo/2012/ngc4178/

autor: František Martinek