Supernovy a galaktické fontány

Na základě pozorování jasných zdrojů rentgenového záření plynů v tzv. halo obklopujícím naši Galaxii, uskutečněných pomocí kosmické observatoře XMM-Newton (start v roce 1999), byla shromážděna nová data, která podporují existenci procesů vytvářejících jakési fontány horkých plynů v naší Galaxii.

Takovýto scénář, který počítá s plynem proudícím z galaktického disku do okolního halo, kde pak kondenzuje, vytváří studená oblaka a následně padá zpět do disku, potvrzuje význam explozí supernov v dosavadním vývoji mezihvězdného prostředí a celé naší Galaxie.

Mezihvězdné prostředí naší Galaxie je komplexní dynamický systém obsahující plyn v různém stavu, v širokém rozsahu hustot a teplot. Vzájemné ovlivňování mezi jednotlivými variantami mezihvězdného média, zejména mezi horkým, teplým a studeným plynem, přesně vymezuje celý průběh vývoje hvězd v naší Galaxii na základě formování míst jejich vzniku. Především ty nejhmotnější hvězdy nejvíce ovlivňují mezihvězdné prostředí, jelikož uvolňují velké množství energie jak během svého života, tak i v okamžiku svého dramatického zániku v podobě exploze supernovy. Pochopení stavby a dynamiky mezihvězdného prostředí je klíčovým prvkem k poznání procesů vzniku hvězd v naší Galaxii a vývoje spirálních galaxií vůbec.

Horký plyn jako jedna součást mezihvězdného média má velmi nízkou hustotu (méně než 0,01 částic na cm3) a teplotu vyšší než několik miliónů K. Plyn je tak horký, že vyzařuje v oboru rentgenového záření. Přítomnost horkých plynů v mezihvězdném prostředí byla poprvé zvažována v 70. letech minulého století, nedlouho po otevření nového pozorovacího okna v oboru rentgenového záření. Od té doby je jasné, že horké plyny představují důležité složky mezihvězdného prostředí.

Exploze supernov zahřívajících mezihvězdné prostředí mohou produkovat výtrysky horkého plynu v podobě tzv. galaktických fontán, čímž dochází k vytváření plynného halo kolem naší Galaxie. Toto halo bylo poprvé detekováno rentgenovou družicí ROSAT počátkem 90. let minulého století. Podobné halo bylo rovněž objeveno u jiných spirálních galaxií. Scénář galaktických fontán je následující: jakmile se horký plyn vzdálí několik tisíc parseků nad nebo pod rovinu galaktického disku, postupně uvolní teplo a ochladí se. Tento studený plyn se následně začíná shlukovat do oblaků, která padají zpět do oblasti galaktického disku. Tímto způsobem vzniká globální cirkulace plynu, který dynamicky propojuje disk a okolní halo.

Studie byla vypracována na základě série spektroskopických pozorování kosmickou rentgenovou observatoří XMM-Newton (ESA), sledující emisi plynu v oblasti halo kolem naší Galaxie, kde dominují především atomy vysoce ionizovaného kyslíku v oblasti energií, studovaných právě observatoří XMM-Newton. David Henley (University of Georgia, USA) porovnával se svými spolupracovníky předpovězená data ze tří různých modelů, která byla získána ještě před výzkumem původu horkého plynu v halo se zjištěným stavem. „Tato velmi kvalitní spektra získaná družicí XMM-Newton byla základem pro výběr mezi jednotlivými modely vysvětlujícími emisi rentgenového záření v oblasti galaktického halo,“ vysvětluje Norbert Schartel, vědecký pracovník observatoře XMM-Newton.

Výsledky ukazují, že galaktické fontány jsou velkými hráči při promíchávání a distribuci plynu v mezihvězdném prostředí, tudíž potvrzují předcházející představy o rozhodující roli supernov v celkovém vývoji naší Galaxie. „Stále zde jsou otevřené některé sporné otázky, avšak cítíme se o krok blíže k odpovědi na otázku původu horkých plynů v halo kolem naší Galaxie. Další pozorování rozšiřující záběr současných výzkumů, stejně tak podrobnější simulace na teoretické bázi mohou nepochybně vrhnout nové světlo na tento problém,“ uzavírá David Henley.

Popis k obrázku:
Exploze supernov v galaktickém disku zahřívají mezihvězdnou látku a mohou distribuovat horký plyn mimo disk, přičemž vytvářejí tzv. galaktické fontány, které přispívají k vytváření hala – jakési obálky horkého plynu kolem naší Galaxie. Jakmile se plyn dostane nad či pod galaktickou rovinu do vzdálenosti několika tisíc parseků (1 parsek = 3,26 světelného roku), vyzařuje teplo, postupně chladne a kondenzuje do oblaků, která posléze padají zpět do oblasti galaktické roviny. Fontány znázorněné na připojeném obrázku jsou čistě ilustrační, jejich počet není v současné době přesně znám. Velikost fontán je přibližně v měřítku s průměrem Galaxie, poloha Slunce rovněž odpovídá skutečnosti. Vzdálenosti jsou uvedeny v kiloparsecích (kpc).

Zdroj: http://spacespin.org/article.php/101151-supernova-driven-galactic

autor: František Martinek