Výzkumy v AsÚ AV ČR (34): Oblak G2 přežil průlet kolem centra Galaxie a je zřejmě mladou hvězdou

19.04.2015 08:36

V jednom z předchozích dílů tohoto nekončícího seriálu jsme psali o podílu pracovníků AsÚ na výzkumu jedné z astronomických událostí těchto let, jíž je průlet tajemného oblaku s označením G2 kolem černé veledíry v centru naší Galaxie. K průchodu pericentrem (tedy nejbližším bodem dráhy) již došlo za nejvyšší pozornosti řady přístrojů včetně dalekohledů VLT provozovaných ESO. Na analýze výsledků se opět podíleli i vědci z AsÚ, mezi nimi i Michal Zajaček, bývalý student Vladimíra Karase a dnes doktorand International Max-Planck Research School v Bonnu. Zdá se, že oblak průlet kolem centra Galaxie přežil a tento průlet poodhalil odpovědi na otázku, co je tento útvar vlastně zač.

Pravidelný čtenář již tedy ví, že tento zajímavý objekt byl objeven v infračervených datech z dalekohledu ESO VLT v  roce 2011 (Gillessen, S. a kol., 2012, Nature, 481), přičemž se následně podařilo útvar identifikovat i v datech starších, pořízených během poslednich deseti let. Ukázalo se, že míří po velmi výstředné dráze k černé veledíře v centru naší Galaxie. Z počátečních pozorování vyplývalo, že se jedná o pracho-plynný útvar (podařilo se zaznamenat nadbytek infračerveného záření nasvědčujícího přítomnosti prachu), jenž měl podle vypočtených parametrů projít pericentrem své dráhy někdy během roku 2014. Co přesně je však oblak G2 zač a jaký je jeho původ nebylo nikterak zřejmé. Zprvu jasné indicie o tom, že se jedná o jakousi menší mlhovinu s hmotností srovnatelnou s hmotností několika Zemí, teplotou kolem 450 K a celkovou svítivostí 10 sluncí, byly astronomy postupně oslabovány a do popředí se dostávaly scénáře, podle nichž je to ve skutečnosti mladá hvězda zahalená v prachové obálce. Průchod objektu pericentrem nabídl jedinečnou příležitost rozlišit mezi dvěma hypotézami o charakteru objektu. Zatímco mlhovina by byla slapovými silami zcela roztrhána, hvězda by průlet měla přežít bez větší úhony. Další elegantní metodou jak odlišit oba scenáře je srovnání vývoje orbitální trajektorie – zatímco hvězda bude pokračovat po původní eliptické trajektorii, plynný oblak by se měl v důsledku působení negravitačných sil, zejména magnetohydrodynamického tření, postupně v důsledku malé hmotnosti a velkého průřezu začít odklánět směrem k černé veledíře.   

Celá událost byla tedy pečlivě sledována v průběhu celého roku 2014 dalekohledy ESO, zejména pak VLT (Very Large Telescope). Ten je napojen na zobrazovací spektrograf SINFONI, jenž pozoruje v oblasti blízkého infračerveného záření. Jedná sa o typ tzv. integrálního spektrografu pořizujícího snímky, kde každý pixel obsahuje kompletní spektrum! Pořízená data byla pečlivě zpracována a doplněna o archivní pozorování, jež byla nově zpracována stejným způsobem jako nová pozorování. Díky tomu měli astronomové k dispozici delší pozorovací řadu dobře dokumentující vývoj pozorovacích vlastností objektu. Vědce zajímaly zejména infračervené čáry vodíku (Brackettova série), ale také čára neutrálního helia.

Na první pohled bylo zřejmé, že záhadný objekt průlet kolem centra Galaxie přežil a ve vzhledu se příliš nezměnil. Tento fakt svědčí proti scénáři objektu G2 coby pracho-plynné mlhoviny. Sledované čáry byly před pericentrem posunuty do červené oblasti spektra (tedy objekt se od nás vzdaloval), zatímco po průchodu se posunuly do modré (objekt se k nám přibližoval), což vypovídá o sklonu oběžné dráhy vůči zorné přímce. I díky těmto pozorováním se podařilo zpřesnit parametry trajektorie a určit, že G2 prošel pericentrem v druhé polovině dubna 2014, tedy asi o měsíc později oproti původní předpovědi, a to ve vzdálenosti pouhých 163 astronomických jednotek od černé veledíry. Odhady ukazují, že kdyby byl objekt pracho-plynnou mlhovinou, mohl by na takovéto trajektorii přežít nejvýše několik set let, než by ho slapové působení černé veledíry zcela zničilo.
Z pozorování dále vyplývá, že G2 při svém průchodu kolem centra nebyl silně ovlivněn předpokládaným silným větrem vanoucím od centra Galaxie. Silné ovlivnění však bylo v minulosti pozorováno u obdobných objektů nacházejících se v blízkosti černé veledíry. Z toho vyplývá, že vítr od centra Galaxie je nejspíše silně neizotropní. Očekávalo se, že při průletu G2 by měla vzrůst aktivita jádra Galaxie, pokud by byl materiál slapově vytržen a naveden přímo na černou díru. Nárůst aktivity se však prozatím nepozoroval, i když autoři připouštějí, že k ní stále ještě může dojít s určitým zpožděním.  

A co je tedy G2 zač? Německo-český tým uveřejnil práci, podle které současná pozorování jsou nejvíce konzistentní s představou mladé hvězdy s hmotností 1-2 slunce ve stadiu před dosažením hlavní posloupnosti. Hvězda je obklopena pracho-plynnou obálkou a akrečním diskem o teplotě kolem 450 K – pozůstatkem z doby jejího vzniku – přičemž celý komplex září asi jako 10 sluncí. Modelové výpočty ukazují, že akrece hmoty z cirkumstelárního disku na hvězdu může výrazně přispívat k velké šířce pozorované emisní čáry vodíku, jak je to známo i v případě jiných mladých systémů.  Jde tedy o vývojové stadium podobné hvězdám typu T Tauri.



Reference: 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
Tisková zpráva Evropské jižní observatoře: 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

Převzato z webu Astronomického ústavu AV ČR.