Velké černé díry, které se nacházejí ve středu galaxií, mohou být hladová zvířata. Ale co nutí tento plyn a prach v posledních několika světelných letech do čelisti těchto supermasivních černých děr?
Bylo teoretizováno, že fúze mezi galaxiemi narušují plyn a prach v galaxii a tlačí hmotu do bezprostředního sousedství černé díry. To znamená, že až do nedávné studie o 140 galaxiích hostujících aktivní galaktická jádra (AGN) - jiné jméno pro aktivní černé díry ve středu galaxií -, byl prokázán silný důkaz, že mnoho z galaxií obsahujících tyto AGN nevykazuje žádné známky minulých fúzí.
Studii provedl mezinárodní tým astronomů. Mauricio Cisternas z Astronomického institutu Maxe Plancka a jeho tým použil data ze 140 galaxií, které byly zobrazeny rentgenovou observatoří XMM-Newton. Galaxie, z nichž odebraly vzorky, měly červený posun mezi z = 0,3 - 1, což znamená, že jsou ve vzdálenosti asi 4 až 8 miliard světelných let (a tedy světlo, které z nich vidíme, je staré asi 4 až 8 miliard let).
Jen se však nedívali na obrázky příslušných galaxií; mohla by se vplížit předsudek ke klasifikaci těch galaxií, které ukazují, že aktivní jádra, která mají být více narušena fúzí. Vytvořily „kontrolní skupinu“ galaxií a použily obrazy neaktivních galaxií ze stejného červeného posunu jako hostitelské galaxie AGN. Pořídili snímky z průzkumu Cosmic Evolution Survey (COSMOS), průzkumu velké oblasti oblohy ve více vlnových délkách světla. Protože tyto galaxie byly ze stejného červeného posunu jako ty, které chtěly studovat, ukazují stejnou fázi galaktického vývoje. Ve svém srovnávacím vzorku měli celkem 1264 galaxií.
Způsob, jakým navrhli studii, zahrnoval vědeckou zásadu, která se běžně v oblasti astronomie nepoužívá: slepá studie. Cisternas a jeho tým měli 9 srovnávacích galaxií - které neobsahovaly AGN - stejného červeného posunu pro každou z jejich 140 galaxií, které vykazovaly známky aktivního jádra.
Následně odstranili jakékoli známky jasného aktivního jádra v obraze. To znamená, že galaxie v jejich vzorku 140 galaxií s AGN by v podstatě byly objevit dokonce i na vycvičené oko jako galaxie bez prozrazujících známek AGN. Poté předložili kontrolní galaxie a změněné snímky AGN deseti různým astronomům a požádali je, aby je všechny klasifikovali jako „zkreslené“, „mírně zkreslené“ nebo „nezkreslené“.
Protože jejich velikost vzorku byla docela zvládnutelná a zkreslení v mnoha galaxiích by bylo příliš jemné na to, aby počítač rozpoznal, lidský mozek, který hledá vzor, byl jejich nástrojem pro analýzu obrazu. Může to znít povědomě - něco podobného se děje s obrovským úspěchem u lidí, kteří jsou amatérskými klasifikátory galaxií v zoo Galaxy Zoo.
Když se galaxie sloučí s jinou galaxií, sloučení zkreslí svůj tvar způsoby, které lze identifikovat - deformuje normálně hladkou eliptickou galaxii z tvaru, a pokud je galaxie spirála, paže se zdají být trochu „nezvinuté“. Pokud by to byl případ, že galaktické fúze jsou nejpravděpodobnější příčinou AGN, pak by ty galaxie s aktivním jádrem pravděpodobněji vykazovaly zkreslení z této minulé fúze.
Tým prošel tímto procesem oslepující studie, aby odstranil jakékoli zkreslení, které by ti, kdo se dívají na obrázky, měli vůči klasifikaci AGN jako více zkreslené. Doufali, že tím, že mají poměrně velkou velikost vzorku galaxií a odstraní jakékoli zkreslení při analýze obrázků, definitivně ukážou, zda existuje korelace mezi AGN a sloučením.
Výsledek? Tyto galaxie s aktivním galaktickým jádrem nevykazovaly celkově větší zkreslení než galaxie ve srovnávacím vzorku. Jak autoři uvádějí v článku, „Fúze a interakce zahrnující hostitele AGN nejsou dominantní a vyskytují se častěji než u neaktivních galaxií.“
To znamená, že astronomové nemohou ukázat na galaktické fúze jako hlavní důvod pro AGN. Studie ukázala, že nejméně 75% tvorby AGN - alespoň mezi posledními 4-8 miliardami let - musí pocházet z jiných zdrojů než z galaktických fúzí. Mezi pravděpodobné kandidáty na tyto zdroje patří: „galaktické obtěžování“, galaxie, které se nesrážejí, ale jsou dostatečně blízko na to, aby se vzájemně vážně ovlivňovaly; nestabilita centrální tyče v galaxii; nebo kolize obrovských molekulárních mraků v galaxii.
Znalost, že AGN není způsobena z velké části galaktickými fúzemi, pomůže astronomům lépe porozumět tvorbě a vývoji galaxií. Aktivní jádra v galaxiích, která je hostují, velmi ovlivňují galaktickou formaci. Tento proces se nazývá „zpětná vazba AGN“ a mechanismy a účinky, které jsou výsledkem souhry mezi proudem energie vycházejícím z AGN a okolním materiálem ve středu galaxie, jsou stále horkým tématem studia astronomie.
Fúze ve vzdálenějších posledních 8 miliardách let možná ještě korelují s AGN - tato studie vylučuje pouze určitou populaci těchto galaxií - a to je otázka, kterou tým plánuje přijmout další, čekající průzkumy Hubbleovým vesmírným dalekohledem a kosmický dalekohled James Webb. Jejich studie bude zveřejněna v 10. vydání časopisu Astrophysical Journal a předtištěná verze je k dispozici na Arxivu.
Zdroj: HST tisková zpráva, Max Planck Institute for Astronomy, Arxiv paper
