Astronomowie odkryli wyjątkowy układ trzech galaktyk, w których wszystkie centralne czarne dziury jednocześnie świecą w zakresie fal radiowych.
Czarne dziury nie zawsze są samotnikami. Od lat obserwuje się pary supermasywnych czarnych dziur powstające podczas zderzeń galaktyk, lecz układy z trzema aktywnymi jądrami należą do skrajnej rzadkości. Teraz astronomowie zidentyfikowali niezwykły system, w którym wszystkie trzy centralne czarne dziury są jednocześnie aktywne radiowo.
Układ nosi katalogowe oznaczenie J1218/1219+1035 i znajduje się w odległości około 1,2 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Tworzą go trzy galaktyki w trakcie złożonego zderzenia, połączone oddziaływaniami grawitacyjnymi i zniekształcone przez siły pływowe. Każda z nich skrywa w centrum supermasywną czarną dziurę, która właśnie pochłania materię z otoczenia i zasila aktywne jądro galaktyczne.
Od podczerwieni do radiowych jąder
Pierwsze wskazówki pojawiły się w danych z orbitalnego teleskopu WISE, który rejestruje promieniowanie w podczerwieni. Analiza barw podczerwonych sugerowała, że w oddziałującej parze galaktyk mogą kryć się co najmniej dwa aktywne jądra. Późniejsze obserwacje spektroskopowe w świetle widzialnym potwierdziły obecność aktywnego jądra w jednej galaktyce i ujawniły złożoną, kompozytową naturę drugiej, natomiast trzecia pozostawała niejednoznaczna.
Przełom przyniosły obserwacje w zakresie fal radiowych wykonane przy użyciu radioteleskopu Very Large Array w Nowym Meksyku. Na częstotliwościach 3, 10 i 15 GHz zarejestrowano trzy zwarte źródła radiowe, precyzyjnie pokrywające się z pozycjami trzech galaktyk widocznych na zdjęciach optycznych. Widma tych źródeł okazały się typowe dla aktywnych jąder galaktyk – z promieniowaniem synchrotronowym pochodzącym od wysokoenergetycznych cząstek w polu magnetycznym.
Potwierdzenie w najwyższej rozdzielczości
Dodatkowe obserwacje wykonano za pomocą sieci Very Long Baseline Array, która dzięki ogromnym odległościom między antenami pozwala uzyskać wyjątkowo wysoką rozdzielczość kątową. Choć w skali milisekund łuku nie zarejestrowano bardzo zwartego jądra w centralnej galaktyce, wyznaczona jasność powierzchniowa promieniowania radiowego okazała się zbyt duża, by dało się ją wyjaśnić jedynie intensywną formacją gwiazd. To dodatkowy argument, że mamy do czynienia z prawdziwymi aktywnymi jądrami, a nie ze zwykłymi galaktykami gwiazdotwórczymi.
Dwa z jąder wykazują typowe strome widma radiowe, natomiast trzecie ma widmo jeszcze bardziej strome, co może wskazywać na obecność strumienia lub reliktowego obszaru emisji na małych skalach. Taki zestaw własności pozwala sklasyfikować układ J1218/1219+1035 jako pierwszy w pełni udokumentowany przypadek radiowej trójki aktywnych jąder galaktycznych.
Co mówi nam ta trójka?
Współczesne modele ewolucji galaktyk zakładają, że duże układy rosną hierarchicznie – poprzez liczne łączenia się mniejszych galaktyk w coraz większe struktury. Oczekuje się więc, że w pewnych fazach tego procesu w jednym układzie może przebywać równocześnie kilka supermasywnych czarnych dziur, zanim zbliżą się do siebie na tyle, by się połączyć. Bezpośrednie uchwycenie trzech jednocześnie aktywnych jąder w jednym zderzającym się zespole galaktyk dostarcza cennego testu tych scenariuszy.
Znanych jest zaledwie kilka potwierdzonych układów z trzema aktywnymi jądrami galaktycznymi w stosunkowo bliskim Wszechświecie, a w przypadku J1218/1219+1035 wszystkie trzy emitują silne promieniowanie radiowe. Zespół badawczy planuje kolejne obserwacje – w podczerwieni i w promieniowaniu rentgenowskim – aby lepiej zrozumieć przepływ materii w tym systemie oraz rolę dżetów w kształtowaniu gazu międzygalaktycznego.
Odkrycie tej radiowej trójki pokazuje, jak skuteczne jest łączenie selekcji obiektów w podczerwieni z czułymi obserwacjami radiowymi o wysokiej rozdzielczości. Podobne strategie mogą w przyszłości ujawnić dalsze układy z wieloma aktywnymi czarnymi dziurami, a tym samym pomóc odtworzyć historię wzrostu masy galaktyk i ich centralnych jąder w kosmicznej skali czasu.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
Źródło: NRAO
Na ilustracji: Wizja artystyczna rzadkiego trio łączących się galaktyk, J121/1219+1035, w których znajdują się trzy aktywnie pochłaniające gaz, jasne radiowo supermasywne czarne dziury, których dżety rozświetlają otaczający je gaz. Źródło: NSF/AUI/NSF NRAO/P. Vosteen
