Aktivní černé díry mohou ovlivňovat vznik hvězd, naznačuje studie devíti galaxií

Aktivně rostoucí supermasivní černé díry nemusí být jen mechanismem, který v galaxiích utlumuje vznik hvězd. Studie devíti blízkých Seyfertových galaxií odhalila opakující se prostorové uspořádání: oblouky nebo prstence, v nichž vznikají hvězdy, kužely ionizovaného plynu osvětlené aktivním galaktickým jádrem a rychlé rázové vlny v blízkosti středu. Tyto jevy ukazují, že aktivita černé díry a zrod hvězd mohou být těsně provázané. 12

Co vědci v galaxiích pozorovali

Hvězdotvorné prstence či oblouky ležely v promítnuté vzdálenosti zhruba 0,8 až 6 kiloparseků od center všech devíti galaxií. Vědci zároveň našli kuželovité oblasti ionizovaného plynu — často ve dvojici protilehlých kuželů, tedy bikónů — sahající do vzdáleností řádu kiloparseků. Střední oblasti galaxií pak ovládaly rychlé rázy. Zóny, jejichž emise odpovídala čistě rázům, obklopovaly centrální rázové oblasti a místy se objevovaly i uvnitř hvězdotvorných prstenců. 2

Aktivní galaktické jádro neboli AGN je velmi jasná centrální oblast galaxie, jejíž energii dodává hmota padající směrem k supermasivní černé díře. Záření, vítr nebo výtrysky z tohoto prostředí mohou předávat energii okolnímu plynu. Nové mapy naznačují, že tento proces není od tvorby hvězd prostorově oddělený: odehrává se přímo mezi plynnými strukturami, z nichž nové hvězdy vznikají. 12

Jak oddělili vliv hvězd, černé díry a rázů

Zásadním problémem je, že plyn rozžhavený mladými hvězdami, zářením AGN i rázovými vlnami vytváří v optickém spektru částečně podobné emisní čáry. Výzkumný tým proto analyzoval prostorově rozlišená data z přístroje MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) na dalekohledu VLT Evropské jižní observatoře a použil teoretickou trojrozměrnou diagnostiku určenou k rozlišení těchto tří zdrojů excitace. 14

Metoda umožnila zmapovat, kde v galaxiích převažuje každý z procesů, místo aby se veškeré záření z centrální oblasti vykládalo jako jediný smíšený signál. Nezávislou oporu pro výklad struktur souvisejících s AGN poskytla hluboká rentgenová pozorování observatoře Chandra. 12

Proč je důležitý směr rázových vln

Centrální oblasti rychlých rázů se často táhly kolmo k ionizačním bikónům AGN. Opakování této geometrie je podstatné: odpovídá fyzické interakci energie poháněné AGN s mezihvězdným prostředím, nikoli náhodnému překrytí nesouvisejících struktur při pohledu ze Země. 2

Autoři považují tento vzorec za široce slučitelný s interakcemi výtrysků a mezihvězdného prostředí. Tam, kde jsou výtrysky slabé, mohou hrát významnou roli také interakce galaktického plynu s větry z aktivního jádra. Rázové vlny plyn narušují a stlačují, a tím mění podmínky, z nichž se mohou rodit hvězdy. 1

Složitější obraz zpětné vazby AGN

Zjednodušený pohled na zpětnou vazbu aktivních galaktických jader říká, že černá díra tvorbu hvězd potlačuje: plyn zahřeje, nebo jej z galaxie vyvrhne. Nová studie tento mechanismus nevyvrací a netvrdí ani to, že AGN vznik hvězd vždy spouští. Autoři upozorňují, že pozorované prstence lze vysvětlit také hromaděním plynu v rezonancích vyvolaných galaktickou příčkou. 1

Důkazy spíše ukazují na podmíněný scénář. Plyn může zásobovat černou díru, aktivní jádro pak osvětluje okolí a vyvolává výtoky či rázy; ty následně plyn přerozdělují, stlačují nebo rozrušují. Podle místních podmínek tak může být výsledkem útlum tvorby hvězd, její souběh s aktivitou jádra, případně i vytvoření příznivějších podmínek pro vznik nových hvězd. 12

Hlavní poučení je metodické i fyzikální: chceme-li rozhodnout, zda AGN tvorbu hvězd potlačuje, nebo naopak podporuje, je nutné oddělit emisi vyvolanou rázy od ionizace způsobené hvězdami a samotným AGN. Bez tohoto rozlišení lze úlohu zpětné vazby černé díry snadno vyložit chybně. 14