Supermasywna czarna dziura wyrzuca chłodny gaz z galaktyki

Zdjęcie z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, przedstawiające centralną część galaktyki IC 5063. Jaśniejszy obszar w samym środku to miejsce, w którym dżety plazmy zasilane i napędzane przez supermasywną czarną dziurę z ogromną prędkością wyrzucają materię poza granice galaktyki.

Źródło: NASA/ESA and the Hubble Space Telescope archive

Nowe wyniki badań zdają się rozwiązywać wieloletnią tajemnicę związaną z ewolucją galaktyk. Jednocześnie dają nam pewne informacje na temat przyszłości Drogi Mlecznej.


Supermasywne czarne dziury znajdujące się w jądrach niektórych galaktyk mogą sterować silnymi wypływami gazu molekularnego na zewnątrz galaktyki. W rezultacie tego większość zimnego gazu jest usuwana z takich galaktyk. A ponieważ zimny gaz jest niezbędny do produkcji nowych gwiazd, istnienie takiej czarnej dziury bezpośrednio wpływa na ewolucję danej galaktyki.

Tego typu wypływy są obecnie głównym składnikami modeli teoretycznych opisujących ewolucję galaktyk, ale astronomowie nie byli jak dotąd zgodni co do tego, co w rzeczywistości zwiększa ich energię i silnie je przyspiesza. Badania dostarczyły nam właśnie pierwszych bezpośrednich dowodów na to, że tak zwane dżety, czyli wysokoenergetyczne strumienie elektronów poruszające się z prędkością bliską prędkości światła przyspieszają również odpływ mas wodoru molekularnego z galaktyk. A dżety te są napędzane właśnie przez supermasywne czarne dziury leżące w centrach galaktyk.

Clive Tadhunter z Sheffield University, Raffaella Morganti i Tom Oosterloo z ASTRON/Kapteyn Institute Groningen University oraz Raymond Oonk z Leiden University obserwowali pobliską galaktykę IC 5063 przy pomocy jednego z największych teleskopów optycznych świata – VLT (Very Large Telescope, ESO) w Chile. Doszli do wniosku, że wodór cząsteczkowy porusza się z nadzwyczajnie dużymi prędkościami w tych miejscach galaktyki, gdzie wypływające z niej dżety zderzają się z obszarami gęstego gazu.

Te nowe odkrycia pomogą naukowcom zrozumieć dalsze losy naszej Galaktyki, Drogi Mlecznej, która zderzy się z sąsiednią galaktyką Andromedy (M31) za około 5 miliardów lat. W wyniku tej kolizji gaz zacznie spadać do środka wynikowej galaktyki powstałej po takim połączeniu dwóch obiektów, ale dżety pochodzące z centralnej czarnej dziury będą wyrzucać gaz z nowo powstałego układu, podobnie jak w przypadku obserwowanej obecnie IC 5063, co zapobiegnie powstawaniu nowych gwiazd i rozrostowi nowo powstałej galaktyki.

Znaczna część wypływającego gazu jest w postaci cząsteczkowej, czyli w bardzo nietrwałej formie, która ulega zniszczeniu przy względnie niskich energiach. Zdaniem Tadhuntera najbardziej niezwykłe jest to, że gaz molekularny może w ogóle przetrwać przyspieszenie nadawane mu przez strumienie wysokoenergetycznych cząstek poruszających się z prędkościami bliskimi prędkości światła.

Naukowcy podejrzewali już wcześniej, że te cząsteczki mogły być w stanie uformować się ponownie już po tym, jak gaz zostaje przyśpieszony przez interakcję z szybkim strumieniem plazmy. Zdaniem Rafaelli Morganti po raz pierwszy właśnie bezpośrednie obserwacje potwierdziły, że zjawisko to może faktycznie zdarzać się w rzeczywistości. A to, co teraz zostało do zrobienia, to jak najlepiej opisać procesy fizyczne związane z tą interakcją.

Więcej:

Tadhunter, C., Morganti, R., Rose, M., Oonk, J.B.R., Oosterloo,T., Jet acceleration of the fast molecular outflows in the Seyfert galaxy IC 5063 (Nature 07/2014)

Tadhunter, C., Dicken, D., Morganti, R., Konyves, V., Ysard, N., Nesvadba, N., Ramos Almeida, C., The dust masses of powerful radio galaxies: clues to the triggering of their activity

Liczba odsłon: 1747