Galaktyka Andromedy ma podwójne, asymetryczne jądro

Zbliżenie jądra galaktyki Andromedy w obiektywie Kosmicznego Teleskopu Hubbe'a. Struktura sprawiająca wrażenie podwójnego jądra to w rzeczywistości najprawdopodobniej silnie rozciągnięty dysk złożony z gwiazd. Niebieska smuga pomiędzy dwiema "częściami" tego dysku to pierścień młodych gwiazd okrążających supermasywną czarną dziurę w samym sercu galaktyki. Źródło: HST /KPNO / Tod R. Lauer

Nowe symulacje ruchów gwiazd wokół czarnej dziury mogą dać nam najlepsze wyjaśnienie dotyczące powstania asymetrycznego jądra galaktyki M31 w Andromedzie. M31 zdaje się mieć dwa galaktyczne jądra. W centrum jej spiralnej struktury znajduje się dziwnie wydłużone zbiorowisko gwiazd otaczające supermasywną czarną dziurę. Dostrzeżono je już w 1974 roku, wówczas też astronomowie zauważyli, że jeden koniec tego podłużnego jądra jest wyraźnie jaśniejszy od drugiego. W 1990 obserwacje wykonane Teleskopem Hubble'a pokazały, że są to w istocie dwie niezależne struktury.

Jednak późniejsze badania naukowe dowiodły, że to "podwójne" jądro to w rzeczywistości jeden zakrzywiony dysk gwiazd orbitujący bezpośrednio w pobliżu czarnej dziury w centrum M31.Gwiazdy takiego dysku poruszają się po orbitach eliptycznych, co oznacza, że ich prędkości są mniejsze, gdy na swych orbitach znajdują się najdalej od czarnej dziury i wzrastają wraz z ich zbliżaniem się do niej (zgodnie z II prawem Keplera). Orbity tych gwiazd są silnie wydłużone. Pociąga to za sobą fakt, że przez dużą część czasu gwiazdy te krążą daleko od centrum masy układu i wówczas rozświetlają ten obszar - widzimy wtedy "pierwsze" jądro (P1). Z kolei "drugie" jądro (P2) jest widoczne na skutek grupowania się gwiazd podczas ich maksymalnego zbliżenia się do czarnej dziury, co także czyni je wówczas jasnym obiektem na niebie.

Powyżej opisany model cieszył się powszechnym uznaniem odkąd sformułował go w 1995 roku Scott Tremaine. Nie wiedziano jednak, co dokładnie sprawia, że gwiazdy układają się w ten własnie sposób. Być może w znalezieniu tych odpowiedzi pomogą niedawno opublikowane badania astronomów z Libanu i Holandii. Touma i Kazandjian skonstruowali bowiem symulację komputerową kołowego dysku złożonego z cząstek - reprezentujących gwiazdy - okrążających czarną dziurę o masie stu milionów mas Słońca (tak jak to ma miejsce w przypadku galaktyki M31). Następnie "dorzucili" inną, mniejszą grupę gwiazd, okrążającą czarną dziurę w przeciwnym kierunku co cały dysk i obserwowali zmiany w jego ruchu. Symulacje wykazały, że po czasie mniejszym niż milion lat pierwotny dysk staje się silnie asymetryczny - jak to obserwuje się w galaktyce Andromedy. Dodatkowo, gwiazdy poruszające się ruchem wstecznym formują większą strukturę o kształcie spłaszczonej elipsoidy. A obserwacje optyczne z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a wyraźnie  pokazują, że taka struktura faktycznie istnieje w centrum galaktyki M31.

Zdaniem Tremeine'a te badania to najbardziej ambitna i zarazem wysoce realistyczna próba wyjaśnienia, jak formują się ekscentryczne dyski w galaktykach spiralnych. Astronom dodaje, że dysk, w którym część gwiazd porusza się wstecz, nie jest niczym sztucznym. Zaobserwowano już kilka takich galaktyk. W dysku gwiazdy mogą mieć bardzo różne orbity, tak więc nie jest niczym dziwnym to, że część gwiazd będzie nawet poruszać się ruchem wstecznym - być może na skutek dawnych gwiezdnych kolizji. Obecność takich orbit nie stanowi jedynego wyjaśnienia obserwowanej w M31 asymetrycznej struktury dysku, jednak zgodność wyników symulacji z obserwacjami jest w tym przypadku imponująca.

Liczba odsłon: 2629


Galaktyka Andromedy (NGC 224,  M31)  to najbliższa galaktyka w okolicy Drogi Mlecznej. Podobnie jak nasza Galaktyka jest to galaktyka spiralna. Jest dość dobrze widoczna gołym okiem. Jej galaktyczną naturę potwierdził w latach 20. XX wieku Edwin Hubble. Wcześniej sądzono, że obiekt ten może być chmurą gazu - mgławicą spiralną - położoną w obrębie Drogi Mlecznej. Zdjęcie to mozaika powstała że złożenia dziesięciu zdjęć z teleskopu Galaxy Evolution Explorer (NASA/JPL-Caltech)