Czy w kosmosie pada deszcz? Naukowcy obserwujący za pomocą sieci radioteleskopów ALMA ogłosili odkrycie "galaktycznej ulewy" spadającej na supermasywną czarną dziurę. Wyjaśniamy o co dokładnie chodzi.
Obserwacje były prowadzone za pomocą olbrzymiej sieci radioteleskopów Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), znajdującej się w Chile na płaskowyżu Chajnantor, na wysokości 5000 metrów n.p.m. Skorzystano także z amerykańskiej sieci radioteleskopów Very Long Baseline Array (VLBA).
Zbadanym obiektem była gromada około 50 galaktyk, o nazwie Abell 2597 Brightest Cluster Galaxy. W gromadach, jak wiadomo, pomiędzy galaktykami występuje rzadki, ale gorący i zjonizowany gaz. Świeci on w zakresie rentgenowskim i w przypadku tej gromady potwierdzono wcześniej jego występowanie dzięki obserwacjom kosmicznego Chandra X-Ray Observatory.
Wiadomo także, że w centrach wielkich galaktyk skrywają się supermasywne czarne dziury. Gdy materia spada na czarną dziurę, powoduje to intensywne promieniowanie z jej okolic. Mówimy wtedy, że czarna dziura jest aktywna. Do tej pory zakładano, że "dieta" supermasywnej czarnej dziury jest z grubsza stała, dość powolna i złożona z gorącego, zjonizowanego gazu pochodzącego z halo galaktyki. Nowe obserwacje pokazują jednak, że składnikiem tej diety może być też gaz o innych własnościach.
"Ten bardzo, bardzo gorący gaz może szybko się ochłodzić, ulec kondensacji i skropleniu w podobny sposób, jak ciepłe, wilgotne powietrze w ziemskiej atmosferze może zrodzić deszczowe chmury i opady. Nowo skondensowane obłoki spadają następnie niczym deszcz na galaktykę, zasilając procesy powstawania gwiazd i supermasywną czarną dziurę" tłumaczy Grant Tremblay, astronom z Yale University w New Haven (Connecticut, USA), główny autor publikacji naukowej.
W gromadzie Abell 2597 Brightest Cluster Galaxy zaobserwowano właśnie taki proces. To pierwszy bezpośredni dowód na to, że takie procesy rzeczywiście zachodzą w kosmosie (od kilku lat rozważano je teoretycznie). Spadające obłoki chłodnego, skondensowanego gazu spadają na galaktykę, wpływając na procesy gwiazdotwórcze oraz stanowiąc "posiłek" dla supermasywnej czarnej dziury.
Trzy zgrupowania zimnego gazu kierują się w stronę supermasywnej czarnej dziury z prędkością około miliona kilometrów na godzinę. Masa każdego z obłoków to miliony mas Słońca a rozmiary wynoszą dziesiątki lat świetlnych. Jednak odkrycie obłoków było możliwe tylko dzięki temu, że coś przesłaniają, czyli rzucają cień w stronę Ziemi (długi na miliard lat świetlnych!). Obłoki blokują część światła na falach o milimetrowej długości, emitowanego przez elektrony poruszające się w polu magnetycznym w pobliżu supermasywnej czarnej dziury.
Obserwacje były prowadzone za pomocą olbrzymiej sieci radioteleskopów Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), znajdującej się w Chile na płaskowyżu Chajnantor, na wysokości 5000 metrów n.p.m. Skorzystano także z amerykańskiej sieci radioteleskopów Very Long Baseline Array (VLBA).
Zbadanym obiektem była gromada około 50 galaktyk, o nazwie Abell 2597 Brightest Cluster Galaxy. W gromadach, jak wiadomo, pomiędzy galaktykami występuje rzadki, ale gorący i zjonizowany gaz. Świeci on w zakresie rentgenowskim i w przypadku tej gromady potwierdzono wcześniej jego występowanie dzięki obserwacjom kosmicznego Chandra X-Ray Observatory.
Wiadomo także, że w centrach wielkich galaktyk skrywają się supermasywne czarne dziury. Gdy materia spada na czarną dziurę, powoduje to intensywne promieniowanie z jej okolic. Mówimy wtedy, że czarna dziura jest aktywna. Do tej pory zakładano, że "dieta" supermasywnej czarnej dziury jest z grubsza stała, dość powolna i złożona z gorącego, zjonizowanego gazu pochodzącego z halo galaktyki. Nowe obserwacje pokazują jednak, że składnikiem tej diety może być też gaz o innych własnościach.
"Ten bardzo, bardzo gorący gaz może szybko się ochłodzić, ulec kondensacji i skropleniu w podobny sposób, jak ciepłe, wilgotne powietrze w ziemskiej atmosferze może zrodzić deszczowe chmury i opady. Nowo skondensowane obłoki spadają następnie niczym deszcz na galaktykę, zasilając procesy powstawania gwiazd i supermasywną czarną dziurę" tłumaczy Grant Tremblay, astronom z Yale University w New Haven (Connecticut, USA), główny autor publikacji naukowej.
W gromadzie Abell 2597 Brightest Cluster Galaxy zaobserwowano właśnie taki proces. To pierwszy bezpośredni dowód na to, że takie procesy rzeczywiście zachodzą w kosmosie (od kilku lat rozważano je teoretycznie). Spadające obłoki chłodnego, skondensowanego gazu spadają na galaktykę, wpływając na procesy gwiazdotwórcze oraz stanowiąc "posiłek" dla supermasywnej czarnej dziury.
Trzy zgrupowania zimnego gazu kierują się w stronę supermasywnej czarnej dziury z prędkością około miliona kilometrów na godzinę. Masa każdego z obłoków to miliony mas Słońca a rozmiary wynoszą dziesiątki lat świetlnych. Jednak odkrycie obłoków było możliwe tylko dzięki temu, że coś przesłaniają, czyli rzucają cień w stronę Ziemi (długi na miliard lat świetlnych!). Obłoki blokują część światła na falach o milimetrowej długości, emitowanego przez elektrony poruszające się w polu magnetycznym w pobliżu supermasywnej czarnej dziury.
Wyniki badań ukazały się w czasopiśmie "Nature". Poinformowały o nich także Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) oraz amerykańskie National Radio Astronomy Observatory (NRAO).
Więcej informacji:
- ESO: Czarna dziura odżywiona przez zimną międzygalaktyczną “ulewę"
- NRAO: Black Hole Deluged by Cold Intergalactic 'Rain'
Źródło: ESO / NRAO
Na ilustracji:
Artystyczna wizja obłoków zimnego gazu spadających niczym deszcz na galaktykę i kierujących się w stronę supermasywnej czarnej dziury w centrum. Źródło: NRAO/AUI/NSF; Dana Berry/SkyWorks; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).
