Przejdź do treści

Misje NASA badają aktywną galaktykę „Myśliwiec TIE”

Obraz z przeglądu SDSS przedstawiający galaktykę TXS 0128+554.

Nie tak dawno astronomowie sporządzili mapę odległej galaktyki wykorzystując fale radiowe i stwierdzili, że ma ona uderzająco znajomy kształt. Odkryli obiekt o nazwie TXS 0128+554, który w ostatnim stuleciu doświadczył dwóch potężnych nawrotów aktywności.

Około pięć lat temu teleskop Fermi odkrył, że TXS 0128+554 (w skrócie TXS 0128) jest słabym źródłem promieniowania gamma, czyli formy światła o najwyższej energii. Od tego czasu naukowcy przyglądali mu się bliżej, korzystając z radioteleskopu VLBA oraz obserwatorium rentgenowskiego Chandra.

„Po ogłoszeniu Fermiego, przybliżyliśmy obraz galaktyki milion razy, używając anten radiowych VLBI i sporządziliśmy mapę jej kształtu w czasie. Kiedy po raz pierwszy zobaczyłem wyniki, od razu pomyślałem, że wygląda jak myśliwiec TIE Dartha Vadera z filmu 'Gwiezdne wojny: Część IV – Nowa nadzieja'. To była zabawna niespodzianka, ale jego pojawienie się na różnych częstotliwościach radiowych również pomogło nam dowiedzieć się więcej o tym, jak aktywne galaktyki mogą się radykalnie zmieniać w skali dziesięciolecia” – powiedział Matthew Lister, profesor fizyki i astronomii na Uniwersytecie Purdue w West Lafayette w stanie Indiana.

TXS 0128 znajduje się 500 mln lat świetlnych od nas, w konstelacji Kasjopei, zakotwiczona przez supermasywną czarną dziurę o masie ok. 1 mld słońc. Została sklasyfikowana jako galaktyka aktywna, co oznacza, że wszystkie jej gwiazdy łącznie nie mogą odpowiadać za ilość emitowanego przez nią światła. 

Dodatkowa energia aktywnej galaktyki ma nadmiar promieniowania radiowego, rentgenowskiego i gamma. Naukowcy uważają, że emisja ta pochodzi z regionów, czy płatów, w pobliżu centralnej czarnej dziury, gdzie wirujący dysk gazu i pyłu gromadzi się i nagrzewa pod wpływem sił grawitacyjnych i tarcia.

Około 10% aktywnych galaktyk wytwarza parę dżetów, wiązek wysokoenergetycznych cząstek poruszających się z prędkością bliską prędkości światła, w przeciwnych kierunkach z biegunów. Astrofizycy uważają, że dżety wytwarzają promienie gamma. W niektórych przypadkach zderzenia z gazem międzygalaktycznym ostatecznie spowalniają i zatrzymują ruch cząsteczek dżetu na zewnątrz, a materia zaczyna płynąć z powrotem w kierunku centrum galaktyki. Powoduje to powstawanie szerokich obszarów wypełnionych szybko poruszającymi się cząsteczkami, krążącymi po spirali wokół pól magnetycznych. Interakcje cząsteczek tworzą jasną emisję radiową.

Fermi zidentyfikował ponad 3000 aktywnych galaktyk wykorzystując swój Large Area Telescope, który dokonuje przeglądu całego nieba co trzy godziny. Prawie wszystkie z tych galaktyk są ustawione tak, że jeden dżet jest skierowany bezpośrednio na Ziemię, co wzmacnia ich sygnały. TXS 0128 jest jednak około 100 000 razy mniej wydajna niż większość z nich. W rzeczywistości, mimo że jest stosunkowo blisko, Fermi musiał gromadzić dane z galaktyki przez pięć lat, zanim w 2015 roku zgłoszono ją jako źródło promieniowania gamma.

Pomiary z VLBA dostarczają szczegółową mapę TXS 0128 na różnych częstotliwościach radiowych. Struktura radiowa, którą odkryli, rozciąga się na 35 lat świetlnych i odchyla się o około 50o od linii naszego widzenia. Ten kąt oznacza, że dżety nie są skierowane bezpośrednio na nas i może wyjaśniać, dlaczego galaktyka jest tak słaba w promieniach gamma.

Gdyby galaktyka była usytuowana tak, aby dżety były prostopadłe do naszej linii wzroku, całe światło docierało by do Ziemi w tym samym czasie. Zobaczylibyśmy obie strony na tym samym etapie rozwoju, na jakim są w rzeczywistości.

Pozorny kształt galaktyki zależy od wykorzystywanej częstotliwości radiowej. Przy 2,3 GHz, około 21 razy większej niż maksymalna częstotliwość nadawania radia FM, wygląda jak bezkształtna plama. Kształt myśliwca TIE pojawia się przy 6,6 GHz. Następnie przy 15,4 GHz między jądrem galaktyki a jej płatami pojawia się wyraźna luka w emisji radiowej.

Zespół Listera podejrzewa, że lukę tę stworzył zastój w aktywności TXS 0128. Wydaje się, że dżety w galaktyce pojawiły się około 90 lat temu, jak zaobserwowano z Ziemi, a następnie zatrzymały się około 50 lat później, pozostawiając niepołączone płaty. Następnie, mniej więcej dziesięć lat temu, dżety ponownie się włączyły, wytwarzając emisję widzianą bliżej jądra. Nie jest jasne, co spowodowało nagły początek tych aktywnych okresów.

Emisja radiowa rzuca również światło na lokalizację sygnału promieniowania gamma w galaktyce. Wielu teoretyków przewidywało, że młode, radiowo jasne, aktywne galaktyki wytwarzają promieniowanie gamma, gdy ich dżety zderzają się z gazem międzygalaktycznym. Ale przynajmniej w przypadku TXS 0128 cząsteczki w płatach nie wytwarzają wystarczającej łącznej energii, aby wygenerować wykryte promieniowanie gamma. Zespół Listera uważa, że zamiast tego, dżety galaktyki wytwarzają promienie gamma bliżej jądra, tak jak większość aktywnych galaktyk, które widzi Fermi.

Zespół obserwował galaktykę w promieniach X za pomocą obserwatorium Chandra, szukając dowodów na otaczający ją kokon zjonizowanego gazu. Chociaż ich pomiary nie mogły potwierdzić obecności lub braku kokonu, istnieją dowody na obecność takich struktur w innych aktywnych galaktykach, takich jak np. Cygnus A, który jest zgodny z nachylonym kątem linii widzenia.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej informacji:
NASA Missions Explore a ‘TIE Fighter’ Active Galaxy

TXS 0128+554: A Young Gamma-Ray-emitting Active Galactic Nucleus with Episodic Jet Activity

Źródło: NASA

Na ilustracji: Obraz z przeglądu Sloan Digital Sky Survey przedstawiający galaktykę TXS 0128+554 (zaznaczona okręgiem) w konstelacji Kasjopei. Źródło: SDSS