Największy plac budowy we Wszechświecie

Satelita Chandra obserwował dwa bardzo odległe "place budowy", na których praca wre pełną parą. Place budowy to dwie galaktyki a ich obserwacje pokazują w jaki sposób super masywne czarne dziury kontrolują wzrost masy galaktyk w odległym Wszechświecie.

 

Obrazy z satelity Chandra pokazują dwie masywne galaktyki okryte rozległą chmurą wysoko-energetycznych cząstek, które dowodzą wybuchowej przeszłości tych obiektów. W obu galaktykach dżety, widoczne na falach radiowych oraz X, pozwalają śledzić ową aktywność w głąb, aż do centralnie położonej supermasywnej czarnej dziury. Dżety ogrzewają gaz znajdujący się na zewnątrz galaktyki w obszarach o szerokości setek tysięcy lat świetlnych. Źródło: 4C41.17: NASA/CXC/Columbia/C.Scharf et al.; 3C294: NASA/CXC/IoA/A.Fabian et al.

Chandra wykryła promieniowanie X pochodzące z rozległych chmur wysoko-energetycznych cząstek otaczających dwie galaktyki 3C294 oraz 4C41.17. Te energetyczne cząstki są pozostałością po wybuchach, które można śledzić poprzez dżety na falach X i na falach radiowych w głąb dwu galaktyk aż do supermasywnych czarnych dziur ulokowanych w ich centrach. Galaktyki oddalone są od Ziemi o 10 miliardów (3C294) i 12 miliardów (4C41.17) lat świetlnych.

Prawdopodobnie jesteśmy świadkami energetycznej fazy, podczas której supermasywna czarna dziura przekazuje znaczną ilość energii do gazu otaczającego galaktykę. Obserwacje te mogą pomóc wyjaśnić własności dzisiejszych galaktyk, szczególnie tych, które tworzą wielkie gromady galaktyk.

Wyłania się z tych obserwacji obraz wielkiego kosmicznego cyklu. Gęste obszary międzygalaktycznego gazu ochładzają się tworząc kilkanaście mniejszych galaktyk, które następnie łączą się tworząc większą galaktykę z supermasywną czarną dziurą. Galaktyka i jej centralnie położona czarna dziura nadal wzrastają, aż energia wygenerowana przez dżety z najbliższego otoczenia aktywnej czarnej dziury zatrzyma spadek materii na nią. Miliony lat po ustąpieniu aktywności dżetów materia ponownie zacznie spadać na czarną dziurę i cykl rozpoczyna się na nowo.

Tak 3C294 jak i 4C41.17 znajdują się w obszarach przestrzeni zawierającej niezwykle dużą ilość galaktyk. Gaz i galaktyki otaczające omawiane galaktyki zapadną się grawitacyjnie tworząc w ostateczności gromady galaktyk, czyli jedne z najbardziej masywnych obiektów we Wszechświecie. Chociaż 3C294 i 4C41.17 będą rosnąć do gigantycznych rozmiarów, poprzez gromadzenie otaczającej materii, która formuje setki milionów gwiazd, ich wzrost nie będzie przebiegać w sposób niekontrolowany. Obserwacje Chandry mogą pomóc zrozumieć w jaki sposób natura próbuje narzucić ograniczenia masy na najbardziej masywne galaktyki.

Gorąca wirująca materia wokół supermasywnych czarnych dziur w obu galaktykach wyrzuciła dżety wysoko-energetycznych cząstek, które po raz pierwszy zostały zidentyfikowane przez radioteleskopy. Dżety te, widziane również przez Chandrę, wymiotły chmury pyłu i gazu, i pomogły rozpocząć proces formowania miliardów nowych gwiazd. Pyłowe chmury nowo-powstających gwiazd w 4C41.17 widziane w podczerwieni jawią się jako najbardziej energetyczne źródło promieniowania podczerwonego jakie do tej pory zaobserwowano. Chmury te osadzone są w jeszcze większych obłokach gazu.

W Obserwatorium Kecka obserwowano te większe obłoki, które mają temperaturę 10 000 stopni. Chmury te są pozostałością po okresie formowania galaktyk i pod nieobecność innych źródeł ciepła powinny były ochłodzić się gwałtownie wypromieniowując swoją energię. A jednak obłoki są ciepłe. Ciepły gaz chmur odpowiada najbardziej rozległej emisji promieniowania X. Energii potrzebnej do podświetlenia obłoku dostarczać mogły wysokoenergetyczne cząstki lub promieniowanie.

Najwięcej promieniowania rentgenowskiego z 4C41.17 i 3C294 pochodzi ze zderzeń energetycznych elektronów z fotonami kosmiczego promieniowania tła, które stworzone zostały gdy Wszechświat był młody i gorący. Ponieważ galaktyki są bardzo odległe od nas, ich obserwowane obecnie promieniowanie powstało, gdy Wszechświat był młodszy, a promieniowanie tła intensywniejsze. Efekt ten wzmocnił promieniowanie X i pomaga astronomom w studiowaniu bardzo odległych galaktyk.

Artykuły dotyczące przedstawionego odkrycia ukażą się w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (dot. galaktyki 3C294, główny autor Andrew Fabian ) i The Astrophysical Journal (dot. galaktyki 4C41.17, główny autor Caleb Scharf)

5 czerwca 2003
Źródło | oprac. Karolina Zawada

Liczba odsłon: 794