Międzynarodowy zespół naukowców korzystający z LMT (Large Millimeter Telescope) w środkowym Meksyku wykrył niespodziewany i silny wypływ gazu molekularnego w odległej aktywnej galaktyce podobnej do Drogi Mlecznej. Galaktyka znajduje się w odległości 800 milionów lat świetlnych od Ziemi.
Min S. Yun, profesor astronomii na University of Massachusetts Amherst (UMass Amherst), mówi: Zrozumienie, jak często centralna czarna dziura zakłóca swoją galaktykę poprzez nieznany jeszcze energetyczny proces sprzężenia zwrotnego, jest jednym z najważniejszych pytań pozostających bez odpowiedzi w dzisiejszych badaniach ewolucji galaktyk; LMT o powierzchni 50 metrów powinien zapewnić lepszy wgląd w ten problem w nadchodzących sezonach obserwacyjnych.
Około dwa lata temu, dzięki danym rentgenowskim uzyskanym przez satelitę XMM-Newton, odnotowano obecność skrajnie szybkich wypływów zjonizowanego gorącego gazu w tym samym obiekcie, nazwanym IRAS17020+4544. Uważa się, że wiatry pochodzą z dysku akrecyjnego zlokalizowanego wokół supermasywnej czarnej dziury, która napędza świecące aktywne jądra galaktyczne (kwazary). Aktywność tego typu galaktyk jest związana z energią uwalnianą przez procesy akrecyjne, które zachodzą w pobliżu czarnej dziury. Pomimo obecności aktywnego jądra galaktyka ta jest znacznie słabsza w porównaniu z kwazarami.
Dane uzyskane za pomocą spektrografu LMT Redshift Search Receiver (RSR), opracowane w UMass Amherst, ujawniają, że takie skrajnie szybkie wypływy promieniowania rentgenowskiego współistnieją z molekularnym wypływem zimnego i gęstego gazu emitowanego na częstotliwościach milimetrowych.
Doktor Anna Lia Longinotti z INAOE (Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica) wyjaśnia, że gaz wykryty przez LMT znajduje się w tej samej galaktyce w dużej odległości (2000–20 000 lat świetlnych) od centralnej czarnej dziury, podczas gdy szybki wiatr promieni X znajduje się znacznie bliżej czarnej dziury, w sercu aktywnego jądra. Longinotti podkreśla, że wśród naukowych osiągnięć w wykonywaniu obserwacji molekularnego gazu AGN (active galactic nuclei, tj. aktywne jądra galaktyczne) należy potwierdzić istnienie połączenia szybkich wiatrów z dysków akrecyjnych i wielkoskalowych wypływów gazu molekularnego.
Wiatr dysku akrecyjnego, obserwowany w promieniowaniu rentgenowskim, jest wyrzucany z pewną energią i siłą. Pomiary wykonane przez naukowców wydają się wskazywać, że wypływ molekularny oszczędza tę energię początkową podczas zamiatania galaktyki, dlatego widzą to połączenie, a to wydaje się oznaczać, że zachowanie czarnej dziury, która jest odpowiedzialna za wyrzucanie wiatru dysku, ma głęboki wpływ na gaz rozprowadzany na znacznie większą skalę w galaktyce macierzystej. Podsumowując, połączenie to reguluje aktywność formowania się gwiazd i ewolucję galaktyk.
Nie było to spodziewane zjawisko w obiektach, które nie są kwazarami czy skrajnie świecącymi galaktykami podczerwonymi (ultra luminous infrared galaxies – ULIG). Obydwa typy obiektów charakteryzują się dużą ilością gazu molekularnego. Astronomowie wiedzieli, że techniczne właściwości LMT umożliwiają rutynową obserwację gazu molekularnego w galaktykach, ale w tej konkretnej można było określić obecność wypływu molekularnego i zmierzyć jego prędkość. Chociaż nie jest ona tak wysoka, jak ta zaobserwowana dla wiatru rentgenowskiego, prędkość wypływu molekularnego wynosi 700–1000 kilometrów na sekundę, a więc znacznie przewyższa wartość tego parametru dla zimnego gazu, zwykle obserwowanego podczas współrotacji w kilku galaktykach.
Doktor Olga Vega z INAOE, która także uczestniczyła w projekcie, podkreśla, że LMT jest obecnie najlepszym pojedynczym teleskopem do przeprowadzania tego typu badań. Do tej pory powiązanie między tymi wiatrami zostało wykryte tylko w trzech obiektach, a pozostałe dwa są dziesięciokrotnie jaśniejsze niż ten omawiany. Vega wskazuje, że LMT wykorzystuje 50-metrową antenę a nowe oprzyrządowanie jest już instalowane; jest to zatem idealne obserwatorium do wykrywania wypływów w innych galaktykach. Jeżeli celem jest przeprowadzenie głębszego badania, konieczne jest przejście do interferometrii, ponieważ technika ta umożliwia ukazanie wymiarów, rozkładu przestrzennego i geometrii wypływów molekularnych. Niemniej jednak, LMT będzie grało fundamentalną rolę w odkrywaniu nowych wypływów molekularnych, a tym samym zdemaskowaniu natury kosmicznej informacji zwrotnej i jej roli w ewolucji galaktyk.
Naukowcy mówią, że ta konkretna galaktyka będzie przedmiotem dalszych badań na wielu długościach fali. Po raz pierwszy zostanie przeprowadzona tak szeroka i kompletna kampania obserwacyjna w celu lepszego zrozumienia zjawiska wypływów.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Źródło: University of Massachusetts
Na zdjęciu: Kompozycja artystyczna z LMT podczas obserwacji galaktyki IRAS17020+4544. Źródło: Departamento de Imagen y Diseño, INAOE/A. Gómez-Ruiz/SDSS/Longinotti i inni 2018
