Galaktické fontány

Pozorovania vesmírneho ďalekohľadu XMM – Newton (ESA) v röntgenovej oblasti spektra podporili myšlienku existencie galaktických fontán horúceho plynu v našej Galaxii. Získané údaje ukázali, že plyn tryská z galaktického disku do hala, kde potom kondenzuje do podoby chladnejších oblakov a následne steká späť do disku. Tento scenár potvrdzuje význam explózií supernov pre vývoj medzihviezdnej hmoty, ako aj celej našej Galaxie.

Galaktické fontány

Medzihviezdna hmota v Galaxii je zložitý, dynamický systém skladajúci sa z plynu s teplotou pokrývajúcou širokú paletu hodnôt, od chladného, cez teplý až po horúci. Vzájomné pôsobenie medzi zložkami medzihviezdnej hmoty s rôznou teplotou výrazne ovplyvňuje rodiská nových hviezd v našej Galaxii a tým aj celú históriu ich vzniku. A naopak, hviezdy ovplyvňujú medzihviezdnu hmotu. Obzvlášť tie najhmotnejšie, keďže sú zdrojom veľkého množstva energie, ako v priebehu ich života, tak aj počas ich dramatického zániku v podobe vzplanutí supernov. Z týchto dôvodov je výskum štruktúry a dynamiky medzihviezdnej hmoty kľúčovým prvkom v pochopení procesov vzniku hviezd v Galaxii a vývoja špirálových galaxií všeobecne.

Jednou zložkou medzihviezdnej hmoty je plyn s veľmi nízkou koncentráciou (menej ako 0,01 častice na cm3), no s teplotou aj niekoľko miliónov Kelvinov, ktorá je dostatočná nato, aby plyn žiaril v röntgenovej oblasti spektra. Existencia horúcej zložky medzihviezdnej hmoty bola po prvýkrát navrhnutá v 70. rokoch 20. storočia, krátko po tom, čo rozvoj kozmickej techniky otvoril nové, röntgenové okno do vesmíru. Odvtedy bola zrejmá dôležitosť výskumu tejto horúcej zložky, keďže jej sledovaním môžeme určiť, ako je energia z hviezd a supernov dodávaná do medzihviezdnej hmoty.

Vzplanutia supernov nielen ohrievajú medzihviezdnu hmotu, no tiež ju môžu v podobe takzvaných galaktických fontán vypudiť z disku a tak prispieť k vzniku hala horúceho plynu okolo našej Galaxie. Takéto halo bolo po prvýkrát objavené röntgenovým ďalekohľadom ROSAT na začiatku 90. rokov 20. storočia a podobné hala boli zistené aj okolo iných špirálových galaxií. Scenár galaktických fontán predpokladá, že horúci plyn tryská až do vzdialenosti niekoľkých tisícov parsekov od disku Galaxie, no ako sa od neho vzďaľuje, vyžarovaním energie chladne. Vychladnutý plyn začne kondenzovať do oblakov, ktoré potom padajú späť do disku. Celý proces pripomína fontánu a vytvára globálnu cirkuláciu plynu v Galaxii, ktorá dynamicky prepája disk a halo. Rádiové pozorovania vodíka v našej Galaxii odhalili štruktúry, ktoré sú považované za vybuchujúce superbubliny, vedúcich ku vzniku galaktických fontán. Nanešťastie však nemôžeme priamo pozorovať horúci plyn v týchto štruktúrach, keďže jeho röntgenové žiarenie je absorbované medziľahlou hmotou v galaktickom disku.

"Hoci nemôžeme priamo pozorovať horúci plyn tryskajúci z disku, už dlhšie sa uvažovalo, že práve galaktické fontány sú zodpovedné za horúcu hmotu pozorovanú v hale našej Galaxie," vysvetľuje David Henley (University of Georgia, USA), vedúci výskumu, ktorý priniesol nové dôkazy o mechanizme galaktických fontán. "Analýzou röntgenových spektier horúceho plynu v galaktickom hale a ich porovnaním s teoretickými predpoveďami rôznych modelov sme zistili, že scenár galaktických fontán najlepšie popisuje pozorované údaje," dodáva.

Výskum sa opiera o spektroskopické pozorovania, ktoré získal röntgenový ďalekohľad Európskej vesmírnej agentúry XMM-Newton. Pozorovania sa zamerali na röntgenové žiarenie horúceho plynu v galaktickom hale, v ktorom sú dominantné vysoko ionizované atómy kyslíka. D. Henley a jeho spolupracovníci porovnávali údaje predpovedí troch rôznych modelov, ktoré boli navrhnuté, aby vysvetlili pôvod horúceho plynu v galaktickom hale. V jednom modeli je horúci plyn získavaný z extragalaktického materiálu. V ďalšom sú za ohrev plynu zodpovedné jednotlivé vzplanutia supernov, ku ktorým dochádza priamo v galaktickom hale. A konečne v treťom modeli, supernovy poháňajú turbulentnú dynamiku medzihviezdnej hmoty a tým produkujú, okrem iného, aj galaktické fontány. " Vysokokvalitné spektrá získané pomocou XMM-Newton boli kľúčové na rozhodnutie medzi jednotlivými modelmi a nasmerovali nás k záveru, že významný podiel na röntgenovom žiarení galaktického hala majú práve supernovami poháňané galaktické fontány," dodáva Norbert Schartel, projektový vedec XMM-Newton.

Tento výsledok ukázal, že galaktické fontány sú významným mechanizmom ovplyvňujúcim miešanie a rozloženie medzihviezdnej hmoty, čím potvrdil predošlé úvahy o kľúčovej úlohe supernov v globálnom vývoji Galaxie. "Stále existujú niektoré otvorené otázky, ale máme pocit, že sme o krok bližšie k odpovedi na otázku, aký je pôvod horúceho plynu v galaktickom hale. Ďalšie pozorovania, ktoré rozšíria rozsah súčasného výskumu, rovnako ako aj detailné teoretické štúdie bezpochyby prinesú nové svetlo do tejto problematiky," uzatvára D. Henley.


Podľa materiálov ESA pripravili
J. Kurinec a R. Gális.