Tajemnica galaktycznych dżetów rozwiązana

Wizja artystyczna galaktyki, która wyrzuca z siebie strugi materii. Źródło: ESA/Hubble, L. Calçada (ESO)

Ogromne strugi skolimowanej materii poruszającej się z prędkościami bliskimi prędkości światła, zwane dżetami (ang. jet), wydobywają się z wnętrza galaktyk, które powstały w wyniku zderzenia się dwóch (lub więcej) galaktyk. Najnowsze wyniki opierające się na przeglądzie odległych obiektów wskazują, że dżety są zasilane w wyniku kolizji czarnych dziur, które znajdują się w centrach galaktyk. Odkrycie to pozwala wyjaśnić dlaczego tylko niektóre galaktyki posiadają dżety.

Większość dużych galaktyk w swoich centrach posiada czarne dziury, których masa osiąga wartości nawet miliarda mas Słońca. Niektóre z tych czarnych dziur, w tym i ta z centrum Drogi Mlecznej, jest uśpiona i można ją jedynie zaobserwować poprzez wpływ jej przyciągania grawitacyjnego na okoliczne gwiazdy. Pozostałe czarne dziury tworzą wokół siebie dysk materii o rozmiarach kilku lat świetlnych. W dysku materia wytraca swój moment pędu i sukcesywnie zbliża się do czarnej dziury, by w końcu na nią spaść. W trakcie tej karuzeli z dysku emitowane jest  światło, które przewyższa jasnością całe galaktyki. Część z tych galaktyk aktywnych posiada dodatkowo dżety, które wydobywają się z centrum galaktyki prostopadle do dysku w obu kierunkach. Dżety są bardzo jasne w zakresie radiowym i dlatego ich galaktyki macierzyste zwane też są często radiowymi.

Dlaczego jedne galaktyki posiadają dżety a inne nie? To pytanie zadawało sobie wielu naukowców w tym Marco Chiaberge - astronom ze Space Telescope Science Institute w Baltimore, Maryland. Wraz ze współpracownikami udało mu się wyjaśnić ten problem niemal przypadkiem. W 2013 roku w trakcie pracy nad przeglądem galaktyk radiowych wykonywanych przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a naukowcy wydrukowali zdjęcia z przeglądu i rozłożyli jest na stole. “Patrzyliśmy na nie i nagle nas olśniło - wszystkie te galaktyki to mergery!” wspomina Chiaberge. Galaktyki “mergery” to obiekty, które powstały w wyniku zderzenia dwóch (lub więcej) galaktyk.

Badacze, by upewnić się, że intuicja ich nie zawiodła, dokładnie zbadali próbkę 19 radiogalaktyk. Każda z nich znajdowała się w odległości co najmniej 7.8 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Prawie każda z nich posiadała nieregularny kształt z obszarami silnej formacji gwiazdowej, co wskazuje, że do zderzenia się doszło całkiem niedawno, oczywiście jak na kosmiczne skale czasowe. Nie wszystkie galaktyki po zderzeniu produkują dżety, ponieważ w kilku z nich najprawdopodobniej centralne czarne dziury jeszcze krążą wokół siebie i nie doszło do ich połączenia się.

Zderzanie galaktyk powoduje również, że centralna czarna dziura wiruje znacznie szybciej, co z kolei wpływa na konfigurację pola magnetycznego wokół czarnej dziury i przyspiesza okoliczne cząstki do prędkości bliskich prędkości światła. Cząstki te ostatecznie są wyrzucane z galaktyki w postaci dżetów. Hipoteza, że galaktyczne dżety są zasilane przez szybkie wirowanie czarnych dziur jest już znana od co najmniej 20 lat i niniejsze odkrycie jest kolejnym, silnym argumentem za jej prawdziwością.


Publikacja: Radio Loud AGNs are Mergers, Marco Chiaberge, Roberto Gilli, Jennifer Lotz, Colin Norman
http://arxiv.org/abs/1505.07419

Liczba odsłon: 1420