Dynamika najbližšieho okolia samotného centra našej Galaxie. Zobrazené sú trajektórie tzv. S hviezd (mladých hviezd v okolí centra Galaxie) a predpovedanej trajektórie objektu G2 ak by išlo o hviezdu s obálkou (červená) a kompaktnú hmlovinu (zelená). Očakáva sa, že zatiaľ čo objekt hviezdneho typu zostane na relatívne stabilnej obežnej dráhe, plynný objekt bude postupne tvoriť špirálu smerom k čiernej diere (svetlozelená).
V minulosti ste sa už mohli na stránkach Astronomického ústavu Akademie věd České republiky dočítať o podiele ich pracovníkov na výskume jednej z astronomických udalostí týchto rokov, ktorej je prelet tajomného oblaku s označením G2 okolo supermasívnej čiernej diery v centre našej Galaxie. Prechod pericentrom (teda najbližším bodom dráhy) už neušlo pozornosti množstva prístrojov vrátane ďalekohľadov VLT prevádzkovaných Európskym vesmírnym observatóriom. Na analýze výsledkov sa opäť podieľali aj vedci z Astronomického ústavu AV ČR, medzi nimi aj Michal Zajaček, bývalý študent Vladimíra Karasa a dnes doktorand International Max-Planck Research School v Bonne. Zdá sa, že oblak prelet okolo centra Galaxie prežil a tento prelet poodhalil odpovede na otázku, čo je tento útvar vlastne zač.
Tento zaujímavý objekt bol objavený v infračervených dátach z ďalekohľadu ESO VLT v roku 2011 (Gillessen, S. a kol., 2012, Nature, 481), pričom sa následne podarilo útvar identifikovať aj v starších dátach, zhotovených počas posledných desiatich rokov. Ukázalo sa, že putuje po veľmi výstrednej dráhe k supermasívnej čiernej diere v centre našej Galaxie. Z počiatočných pozorovaní vyplývalo, že sa jedná o pracho-plynný útvar (podarilo sa zaznamenať nadbytok infračerveného žiarenia svedčiaceho o prítomnosti prachu), ktorý mal podľa vypočítaných parametrov prejsť pericentrom svojej dráhy niekedy počas roka 2014. Čo presne je však oblak G2 zač a aký je jeho pôvod nebolo nijako zrejmé. Sprvoti boli jasné indície nasvedčujúce tomu, že by sa malo jednať o akúsi menšiu hmlovinu s hmotnosťou porovnateľnou s hmotnosťou niekoľkých Zemí, teplotou okolo 450 K a celkovú svietivosťou 10 sĺnk. Tieto indície boli astronómami postupne oslabované a do popredia sa dostávali scenáre, podľa ktorých je to v skutočnosti mladá hviezda zahalená v prachovej obálke. Prechod objektu pericentrom ponúkol jedinečnú príležitosť rozlíšiť medzi dvoma hypotézami o charaktere objektu. Kým hmlovina by bola slapovými silami úplne roztrhaná, hviezda by prelet mala prežiť bez väčšej újmy. Ďalšou elegantnou metódou toho, ako rozlíšiť oba scenáre je porovnanie vývoja orbitálnej trajektórie - zatiaľ čo hviezda bude pokračovať po pôvodnej eliptickej trajektórii, plynný oblak by sa mal v dôsledku pôsobenia negravitačných síl, najmä magnetohydrodynamického trenia, postupne v dôsledku malej hmotnosti a veľkého priemeru začať odkláňať smerom k supermasívnej čiernej diere.
Celá udalosť bola teda starostlivo sledovaná v priebehu celého roka 2014 ďalekohľadmi ESO, najmä potom VLT (Very Large Telescope). Ten je napojený na zobrazovací spektrograf SINFONI, ktorý pozoruje v blízkej infračervenej oblasti. Jedná sa o typ tzv. Integrálneho spektrografu vytvárajúceho zábery tak, že každý pixel obsahuje kompletné spektrum! Vytvorené dáta bola starostlivo spracované a doplnené o archívne pozorovania, ktoré bola nanovo spracované rovnakým spôsobom ako nové pozorovania. Vďaka tomu mali astronómovia k dispozícii dlhší pozorovací rad dobre dokumentujúci vývoj pozorovacích vlastností objektu. Vedcov zaujímali najmä infračervené čiary vodíka (Brackettova séria), ale tiež čiara neutrálneho hélia.
Dynamika najbližšieho okolia samotného centra našej Galaxie
Na prvý pohľad bolo zrejmé, že záhadný objekt prelet okolo centra Galaxie prežil a vo vzhľade sa príliš nezmenil. Tento fakt sa stavia proti scenáru objektu G2, ktorý by bol prachovo-plynnou hmlovinou. Sledované čiary boli pred pericentrom posunuté do červenej oblasti spektra (teda objekt sa od nás vzďaľoval), zatiaľ čo po prechode sa posunuli do modrej (objekt sa k nám približoval), čo vypovedá o sklone obežnej dráhy voči zornej priamke. Aj vďaka týmto pozorovaním sa podarilo spresniť parametre trajektórie a určiť, že G2 prešiel pericentrem v druhej polovici apríla 2014, teda asi o mesiac neskôr oproti pôvodnej predpovedi, a to vo vzdialenosti iba 163 astronomických jednotiek od čiernej diery. Odhady ukazujú, že keby bol objekt prachovo-plynnou hmlovinou, mohol by v tejto trajektórii prežiť najviac niekoľko sto rokov, kým by ho slapové pôsobenie čiernej diery úplne zničilo.
Z pozorovaní vyplýva, že G2 pri svojom prechode okolo centra nebol silne ovplyvnený predpokladaným silným vetrom vanúcim od centra Galaxie. Silné ovplyvnenie však bolo v minulosti pozorované u obdobných objektov nachádzajúcich sa v blízkosti čiernej diery. Z toho vyplýva, že vietor od centra Galaxie je pravdepodobne silne neizotropný. Očakávalo sa, že pri prelete G2 by mala vzrásť aktivita jadra Galaxie, ak by bol materiál slapovo vytrhnutý a navedený priamo na čiernu dieru. Nárast aktivity sa však zatiaľ nespozoroval, aj keď autori pripúšťajú, že k nej ešte stále môže dôjsť s určitým oneskorením.
A čo je teda G2 zač? Nemecko-slovenský tím uverejnil prácu, podľa ktorej sú súčasné pozorovania najviac konzistentné s predstavou mladej hviezdy s hmotnosťou 1-2 sĺnk v štádiu pred dosiahnutím hlavnej postupnosti. Hviezda je obklopená prachovo-plynnou obálkou a akrečnym diskom s teplotou okolo 450 K - pozostatkom z doby jej vzniku - pričom celý komplex žiari asi ako 10 sĺnk. Modelové výpočty ukazujú, že akrécia hmoty z cirkumstelárneho disku na hviezdu môže výrazne prispieť k veľkej šírke pozorovanej emisnej čiary vodíka, ako je to známe aj v prípade iných mladých systémov. Ide teda o vývojové štádium podobné hviezdam typu T Tauri.
Autor článku: Michal Švanda
Citácie práce:
Valencia-S. M., Eckart A., Zajaček M. a kol., Monitoring the Dusty S-cluster Object (DSO / G2) on its Orbit Toward the Galactic Center Black Hole, Astrophysical Journal 800 (2015) A125, arXiv: 1410.8731
Tlačová správa Európskej južného observatória: http://www.eso.org/public/news/eso1512/
Kontakt: Mgr. Michal Zajaček, zajacek@ph1.uni-koeln.de, prof. RNDr. Vladimír Karas, DrSc., Vladimir.karas@cuni.cz