Radiogalaktyka J1159+5820 przypomina kształtem wielką literę X na niebie – oczywiście niebie obserwowanym na falach radiowych. Pochodzenie tego typu struktur wciąż jest nie do końca jasne. Astronomowie z Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie wyjaśniają, że powodem istnienia iksowatej galaktyki może być specyficzne zachowanie jej supermasywnej czarnej dziury, na którą wpływa otoczenie zaburzone w trakcie łączenia się galaktyk ze sobą.
W centrach wielu galaktyk rezydują ogromne czarne dziury o masach milionów, a nawet miliardów mas Słońca. W galaktykach, w których te supermasywne czarne dziury pochłaniają ogromne ilości materii, mogą dodatkowo pojawiać się relatywistyczne wypływy cząstek nazywane dżetami radiowymi. Dżety pozostają zazwyczaj osiowo symetryczne i skolimowane na długościach rzędu kiloparseków lub megaparseków. Są wyrzucane z macierzystej galaktyki z ogromnymi przyśpieszeniami, po czym rozwijają się przez dziesiątki milionów lat i w tym czasie formują rozległe struktury nazywane radiogalaktykami. Typowa radiogalaktyka składa się zatem z aktywnego jądra z supermasywną czarną dziurą i pary symetrycznych, zwykle współliniowych obłoków (płatów) radiowych
Istnieją jednak radiogalaktyki, których obrazy radiowe mają powyginane formy w kształcie litery X lub S. Taka dziwna struktura może być przejawem dynamicznego ruchu i oddziaływania centralnej supermasywnej czarnej dziury z otoczeniem, a także wynikiem intensywnego oddziaływania dżetów z jej ośrodkiem międzygwiazdowym i ośrodkiem międzygalaktycznym. A bardziej bezpośrednia przyczyna takiego zachowania czarnej dziury i jej otoczenia może leżeć w widocznym jeszcze na obrazie optycznym badanej galaktyki, gwałtownym procesie niedawnego połączenia się dwóch galaktyk.
Mapa radiowa rozległego obiektu J1159+5820 na częstotliwości 147 MHz pochodząca z interferometru GMRT (kolor różowy) i nałożona na obrazek optyczny (kolor biały). Na powiększeniu w prawej części rysunku widać izofoty natężenia promieniowania radiowego (kolor czerwony) na częstotliwości 5 GHz (dane z sieci anten VLA), pochodzące z centralnych struktur radiogalaktyki – jej zwartego jądra i wewnętrznych płatów radiowych. Izofoty nałożone zostały na obraz optyczny zniekształconej galaktyki macierzystej
Zderzenia galaktyk to doskonałe laboratoria do badania ewolucji galaktyk w różnych epokach kosmologicznych. Zderzenia dostarczają na przykład galaktykom nowych „porcji” gazu i pyłu, które mogą inicjować lub wzmacniać aktywność centralnych aktywnych jąder galaktycznych (AGNów) stowarzyszonych z supermasywnymi czarnymi dziurami. Jeśli w tego typu obiektach występują dodatkowo relatywistyczne dżety, mogą one prowadzić do powstania niestandardowych, rozległych struktur radiowych. Widać to wyraźnie w przypadku obiektu 3C321, w którym jeden z dżetów ulega zakrzywieniu pod wpływem oddziaływania z inną, bliską, zlewającą się z nim galaktyką. Podczas takiej kolizji „praca” centralnego AGNu jest zakłócana, zatem badanie dżetów radiowych związanych z łączącymi się galaktykami może być doskonałą okazją do zrozumienia zachowania centralnych supermasywnych czarnych dziur.
Właśnie pod tym kątem krakowscy astronomowie zbadali dokładnie radiogalaktykę J1159+5820 o nietypowej strukturze radiowej w kształcie litery X. Dodatkowo jej w centrum znajduję się zwarte jądro i para młodych mini-płatów radiowych. Podczas badań widma radiowego tego jądra naukowcy odkryli jego nietypowy kształt. Promieniowanie radiowe na niskich częstotliwościach jest efektywnie absorbowane przez zjonizowany gęsty ośrodek międzygwiazdowy. Obraz galaktyki macierzystej CGCG292-057 na mapach optycznych ukazuje z kolei wyraźne włókna pływowe i szereg łukowatych powłok, które są pozostałością po zderzeniu z inną galaktyką.
W celu poznania własności i czasowej ewolucji plazmy znajdującej się wewnątrz rozległej struktury radiowej przeprowadzono analizę widma radiowego w różnych miejscach obiektu. Wyniki doprowadziły astronomów do wniosku, że morfologia w kształcie X jest rezultatem trwającego kilka milionów lat procesu przeorientowania przestrzennego dżetu. Za jego precesję odpowiadają najprawdopodobniej niejednorodności ośrodka obecnego w centrum galaktyki macierzystej, pozostałe po kolizji galaktyk.
Dalsze szczegółowe badania tego obiektu i innych zlewających się galaktyk, które są dodatkowo aktywne radiowo, zapewne przyniosą wiele nowych informacji o strukturze i procesach zachodzących w bezpośrednim otoczeniu centralnych supermasywnych czarnych dziur.
Opisane wyniki są częścią badań prowadzonych w Zakładzie Astronomii Gwiazdowej i Pozagalaktycznej Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego. Badania zostały dofinansowane z grantu Narodowego Centrum Nauki UMO-2018/29/B/ST9/01793 i grantu Uniwersytetu Jagiellońskiego N17/MNS/000055.
Więcej informacji:
- Oryginalna publikacja: Misra A., Jamrozy M., Weżgowiec M., Multifrequency analysis of the radio emission from a post-merger galaxy CGCG 292-057, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 523, 2, 1648 (2023)
- Skąd biorą się poskręcane galaktyki?
Źródło: OAUJ
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na ilustracji: Mapa indeksu spektralnego zmierzonego pomiędzy częstotliwościami 144 MHz (interferometr LOFAR) i 5 GHz (sieć VLA). Skala na górze rysunku wskazuje obszary o płaskim (mniejsze wartości) i stromym (większe wartości) nachyleniu widma, które odpowiadają, odpowiednio, mniej i bardziej energetycznym cząstkom generującym obserwowane tu promieniowanie synchrotronowe. Źródło: oryginalna publikacja
