Odkryto dwie supermasywne czarne dziury w centrum tej samej galaktyki

Dzięki danym z satelity Chandra (NASA) naukowcy po raz pierwszy posiadają dowód na istnienie dwu supermasywnych czarnych dziur w centrum tej samej galaktyki. Czarne dziury okrążają siebie nawzajem, a za kilkanaście milionów lat połączą się tworząc jedną większą czarną dziurę. Fuzja ta uwolni w przyszłości intensywne promieniowanie oraz fale grawitacyjne.

 

Obraz galaktyki NGC 6240 uzyskany z satelity Chandra. Jej kształt przypominający motyla jest wynikiem kolizji dwu mniejszych galaktyk.
Credit: NASA/CXC/MPE/S.Komossa et al.

Zdjęcie Chandry ujawniło, że jądro niezwykle jasnej galaktyki NGC 6240 zawiera nie jedną, ale dwie gigantyczne czarne dziury, które akreują (ściągają) materię z otaczającego je ośrodka. Odkrycie to pokazało, że masywne czarne dziury mogą wzrastać w wyniku fuzji (łączenia) w centrach galaktyk. Naukowcy mają nadzieję, że w przyszłości te zagadkowe procesy będą badane przez kosmiczne obserwatoria fal grawitacyjnych. Już dziś istnieją detektory fal grawitacyjnych, ale ich czułość jest wciąż zbyt mała dla tego rodzaju badań.

Obserwujący w zakresie krótkich fal elektromagnetycznych satelita Chandra wyraźnie rozróżnił dwa jądra galaktyki i dokładnie zbadał własności promieniowania X pochodzącego z każdego jądra. Dane Chandry pokazały cechy charakterystyczne dla supermasywnych czarnych dziur - nadwyżkę wysoko-energetycznych fotonów pochodzących z gazu, który krąży wokół czarnej dziury oraz promieniowanie X z fluoryzujących atomów żelaza w gazie blisko czarnych dziur.

Wcześniejsze obserwacje w zakresie fal X pokazały jedynie, że obszar centralny produkuje promieniowanie X, podczas gdy dokładniejsze obserwacje prowadzone w zakresie radiowym, podczerwonym i optycznym ujawniły dwa jasne jądra. Natura tego centralnego obszaru pozostawała zagadką. Astronomowie nie wiedzieli, gdzie dokładnie umiejscowione są źródła obserwowanego promieniowania X, nie znane również były właściwości dwu jasnych jąder.

"Mieliśmy nadzieję, że z pomocą Chandry określimy, które jądro jest supermasywną czarną dziurą" powiedzała Stefanie Komossa z Max Planck Institute (Niemcy), główny autor artykułu na temat odkrycia, który ukaże się w Astrophysical Journal Letters. "Ku naszemu olbrzymiemu zdziwieniu odkryliśmy, że oba jądra to aktywne czarne dziury!"

 

Artystyczna wizja: czarna dziura otoczona przez dysk gorącego gazu oraz obwarzanek chłodniejszego gazu i pyłu. Jasnoniebieski pierścień z tyłu torusa jest wywołany fluorescencją atomów żelaza, które wzbudzane są przez promienie X biegnące z dysku gorącego gazu. Illustracja: CXC/M.Weiss

Znajdująca się w odległości około 400 milionów lat świetlnych NGC 6240 jest klasycznym przykładem masywnej galaktyki, w której gwiazdy formują się w wyjątkowo szybkim tempie z powodu niedawnej kolizji i późniejszego łączenia dwu mniejszych galaktyk. Ponieważ galaktyki takie zawierają duże ilości pyłu i gazu trudno jest zajrzeć głęboko w centralne obszary przy pomocy teleskopu optycznego. Jednakże promienie X dochodzące z jądra galaktycznego są w stanie przeniknąć ten welon gazu i pyłu.

"Detekcja podwójnych czarnych dziur potwierdza pogląd, że czarne dziury mogą wzrastać do olbrzymich mas w centrach galaktyk w wyniku łączenia się z innymi czarnymi dziurami" powiedziała Komossa. "Jest to ważne dla zrozumienia jak galaktyki powstają i jak się rozwijają."

W ciągu następnych kilkuset milionów lat dwie czarne dziury oddalone od siebie o około 3000 lat świetlnych, będą się do siebie zbliżać a następnie połączą się tworząc jeszcze większą supermasywną czarną dziurę. Proces ten będzie źródłem silnego promieniowania fal grawitacyjnych. Fale te stworzą "zmarszczki" w czasoprzestrzeni, które objawią się minimalną zmianą w odległości między dwoma dowolnymi punktami.

 

Z lewej: Obraz NGC 6240 w świetle widzialnym (Teleskop Kosmiczny Hubble'a). Z prawej: Obraz galaktyki z pokładu satelity Chandra. Kolor odpowiada energii promieni X: czerwony - niska, zielony -średnia, niebieski - duża. Credit: zdjęcie w promieniach X: NASA/CXC/MPE/S.Komossa et al.; zdjęcie z Teleskopu Kosmicznego: NASA/STScI/R.P.van der Marel & J.Gerssen

Chandra obserwowała NGC 6240 przez 10.3 godzin przy pomocy Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS).

2 grudnia 2002
Źródło | K.Zawada

Liczba odsłon: 804