Astronomové objevili radiového fénixe ve tvaru houslového klíče

Astronomové popsali neobvyklý radiový objekt ve tvaru notového klíče, který se skrývá v galaxiové kupě vzdálené přibližně 1,5 miliardy světelných let. Útvar označený VLSS J0318.9+5755 a přezdívaný „Treble Clef“ (Houslový klíč) objevil tým vedený dr. Andreou Botteonem z italského Národního astrofyzikálního institutu INAF při prohledávání dat z přehlídky LOFAR Two-meter Sky Survey. Podle výzkumníků jde o takzvaného rádiového fénixe, tedy vyhasínající plazma, které se znovu rozzářilo.

Samotný zdroj přitom není úplně novým objevem. Radiové záření z tohoto místa bylo zaznamenáno už v 60. letech 20. století a později se objevilo i v dalších přehlídkách oblohy. Dlouho se předpokládalo, že jde o pulsar. Studie z roku 2004 jej sice tentativně spojila s galaxiemi v kupě, ale dále se mu nikdo podrobněji nevěnoval. Teprve data z LOFAR odhalila jeho skutečný tvar, který připomíná hudební znak.

Tým pro bližší průzkum využil několik přístrojů. Kromě přehlídky LOFAR šlo o indický Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) a také o rentgenová data z observatoře Chandra americké agentury NASA a z teleskopu SRG/eROSITA. Rentgenová pozorování jsou důležitá proto, že umožňují zmapovat horký plyn vyplňující prostor mezi galaxiemi v kupě a odhalit stopy jeho pohybu.

Treble Clef má rozměr přibližně 2,5 milionu světelných let a skládá se z tenkých vláken. Zhruba pro srovnání, taková velikost mnohonásobně přesahuje průměr naší Galaxie. Zásadní pro určení povahy objektu bylo jeho radiové spektrum, které je extrémně strmé: intenzita záření prudce klesá směrem k vyšším frekvencím. Takové chování ukazuje na staré elektrony, které již ztratily většinu energie, a je typickým znakem rádiových fénixů.

Rádiový fénix označuje plazma, které vzniklo při dřívější erupci jetu černé díry, postupně vychladlo a vyhaslo, ale později bylo znovu nabuzeno. Plazma v objektu Treble Clef je podle odhadu staré zhruba 190 až 200 milionů let. K jeho znovuoživení pravděpodobně přispěla srážka dvou galaxiových kup. Při takové události vznikají rozsáhlé pohyby plynu a rázové vlny, které mohou starým částicím dodat energii a přimět je opět zářit na radiových vlnách.

Výzkumníci proto popisují vznik útvaru jako dvoustupňový proces. Nejprve došlo k erupci supermasivní černé díry v centru kupy, která do okolí vypustila magnetizované plazma. To postupně chladlo a vyhasínalo. Poté se srazily dvě galaxiové kupy a související turbulence a rázové vlny plazma znovu zesílily. Právě tato kombinace podle autorů vysvětluje jak tvar, tak spektrální vlastnosti pozorovaného objektu.

Objev ukazuje, že i dlouho známé radiové zdroje mohou skrývat nečekané struktury, pokud se na ně podíváme citlivějšími přístroji a na vhodných frekvencích. Starší přehlídky měly příliš nízké rozlišení na to, aby rozeznaly jemná vlákna, a objekt tak zůstával zařazen mezi podezřelé pulsary. Nízkofrekvenční pozorování, jaké poskytuje LOFAR, jsou přitom pro hledání starých, vyhasínajících radiových struktur zvlášť vhodná, protože právě na nízkých frekvencích zůstávají nejlépe viditelné.

Případ Treble Clef je také příkladem toho, jak mohou souviset dva zdánlivě nezávislé jevy: činnost černé díry v jádru galaxie a kolize celých kup galaxií. Rádiové fénixe jsou užitečné i pro samotné studium galaxiových kup, protože prozrazují, kde a jak se v nich šíří rázové vlny a jak se plyn pohybuje. Podobných útvarů zatím není známo mnoho, a každý nový nález proto pomáhá lépe porozumět tomu, jak často a za jakých podmínek se staré plazma znovu aktivuje.

Výsledky byly publikovány v odborném časopise Astronomy & Astrophysics, předtisk práce je dostupný na serveru arXiv pod označením 2607.06659.