Astronomové objevili rádiovou galaxii se čtyřmi páry výtrysků z černé díry

Tým astronomů objevil dosud nepopsaný typ rádiové galaxie, jejíž centrální černá díra vyprodukovala celkem čtyři silné výtrysky hmoty. Podle vědců jde o unikátní nález, který rozšiřuje dosavadní představy o tom, jak se aktivní galaktická jádra chovají v průběhu svého vývoje.

Rádiové galaxie patří mezi objekty, u nichž supermasivní černá díra v jejich středu vytváří výtrysky nabitých částic pohybujících se rychlostí blízkou rychlosti světla. Tyto výtrysky se šíří do okolního prostoru a vytvářejí rozsáhlé struktury pozorovatelné v rádiovém spektru, které mohou zasahovat do vzdáleností mnohonásobně přesahujících velikost samotné galaxie. Dosud byly u většiny podobných objektů zaznamenávány maximálně dva páry výtrysků, které svědčí o opakované aktivitě černé díry po delší přestávce.

Nově objevená galaxie se od těchto případů výrazně liší. Astronomové u ní identifikovali čtyři páry rádiových struktur, uspořádaných symetricky kolem centrální galaxie, což naznačuje, že černá díra v jejím jádru prošla během své historie opakovaně několika epizodami intenzivní aktivity, mezi nimiž docházelo k jejímu dočasnému utlumení.

Klíčovou roli při objevu sehrála vysokorozlišovací pozorování z vylepšeného indického rádioteleskopu Giant Metrewave Radio Telescope, známého pod zkratkou GMRT. Tento přístroj, který prošel v uplynulých letech modernizací zvyšující jeho citlivost a rozlišovací schopnost, umožnil zachytit i slabší a starší struktury výtrysků, které by jinak zůstaly skryty. Díky tomu se podařilo rozlišit jednotlivé páry rádiových laloků a rekonstruovat historii aktivity centrální černé díry.

Vedle dat z GMRT výzkumníci využili také pozorování z jihoafrického radioteleskopu MeerKAT a z amerického Very Large Array. Kombinace údajů z těchto tří přístrojů, které pracují na různých frekvencích a s odlišnou citlivostí, umožnila získat komplexnější obraz o struktuře a stáří jednotlivých výtrysků. Zatímco novější páry výtrysků jsou blíže centrální galaxii a mají jasnější rádiový signál, starší páry se nacházejí dál a jejich záření je slabší, což odpovídá postupnému chladnutí a rozptylu částic v čase.

Podle astronomů může být tento typ galaxie důležitým zdrojem informací o dlouhodobém vývoji aktivních galaktických jader. Opakované epizody aktivity černé díry naznačují, že proces napájení výtrysků hmotou není kontinuální, ale probíhá v cyklech, mezi nimiž může docházet k přerušení přísunu materiálu do bezprostředního okolí černé díry. Přesné mechanismy, které takové přerušení a následné obnovení aktivity způsobují, zatím nejsou zcela objasněny, mohou však souviset s gravitačními interakcemi s jinými galaxiemi, přílivem nové hmoty do centrální oblasti nebo vnitřními nestabilitami v akrečním disku obklopujícím černou díru.

Objev tak přináší nový pohled na životní cyklus rádiových galaxií a otevírá otázku, zda podobné čtyřnásobné struktury nejsou ve vesmíru běžnější, než se dosud předpokládalo, jen se dosud nepodařilo je detekovat kvůli nedostatečné citlivosti starších přístrojů. S nástupem modernizovaných radioteleskopů, jako je vylepšený GMRT, a s rozšiřujícím se využitím sítí typu MeerKAT očekávají vědci, že podobné objekty budou v následujících letech objevovány častěji.

Studium takto komplexních rádiových galaxií má význam i pro pochopení širších kosmologických procesů, protože výtrysky z aktivních galaktických jader ovlivňují prostředí, v němž se nacházejí – zahřívají okolní plyn a mohou tak zpomalovat nebo zastavovat tvorbu nových hvězd v hostitelské galaxii i jejím okolí. Zkoumání historie opakované aktivity černých děr tedy poskytuje cenná data nejen o samotných černých dírách, ale i o tom, jak se galaxie v průběhu miliard let vyvíjejí a jak jejich centrální objekty formují své okolí.

Vědci nyní plánují další pozorování podobných objektů, aby zjistili, zda existuje souvislost mezi hmotností centrální černé díry, frekvencí epizod aktivity a celkovou strukturou výsledných rádiových výtrysků. Výsledky dosavadního výzkumu byly prezentovány odborné komunitě a očekává se jejich další rozpracování v navazujících studiích.