Przejdź do treści

Zakłócając przepływ wokół supermasywnej czarnej dziury

img

W centrum galaktyki NGC 1068 supermasywna czarna dziura ukrywa się w gęstym obłoku pyłu i gazu o kształcie pączka. Kiedy astronomowie wykorzystali ALMA w celu dokładniejszego zbadania tego obłoku, dokonali nieoczekiwanego odkrycia, które może wyjaśnić, dlaczego supermasywne czarne dziury tak szybko rosły we wczesnym Wszechświecie.

Dzięki niesamowitej rozdzielczości ALMA astronomowie zmierzyli ruch gazu na wewnętrznych orbitach wokół czarnej dziury i znaleźli dwa dyski gazu rotujące w przeciwnych kierunkach.

Supermasywne czarne dziury istniały już, gdy Wszechświat był młody – zaledwie miliard lat po Wielkim Wybuchu. Ale to, w jaki sposób ekstremalne obiekty, których masy są nawet miliardy razy większe, niż masa Słońca, zdążyły urosnąć w tak stosunkowo krótkim czasie, jest wyjątkowym pytaniem wśród astronomów. Nowe odkrycie ALMA może być wskazówką. „Przeciwnie rotujące strumienie gazu są niestabilne, co oznacza, że obłoki wpadają do czarnej dziury szybciej niż w przypadku dysku z jednym kierunkiem rotacji. To może być sposób, w jaki czarna dziura zdoła szybko rosnąć” – mówi Violette Impellizzeri z NRAO i główna autorka publikacji.

NGC 1068 (znana również jako M 77) to galaktyka spiralna oddalona o ok. 47 mln lat świetlnych od Ziemi w kierunku konstelacji Wieloryba. W jej centrum znajduje się aktywne jądro galaktyczne, supermasywna czarna dziura, która aktywnie karmi się z cienkiego, rotującego dysku gazu i pyłu, znanego również jako dysk akrecyjny.

Poprzednie obserwacje ALMA pokazały, że czarna dziura nie tylko połyka materię, ale także wyrzuca gaz z niewiarygodnie dużymi prędkościami – do 500 km/s. Ten gaz, który zostaje wydalony z dysku akrecyjnego, prawdopodobnie przyczynia się do ukrycia obszaru wokół czarnej dziury przed teleskopami optycznymi.

Impellizzeri i jej zespół wykorzystali doskonałą zdolność obiektywu zmiennoogniskowego ALMA do obserwacji gazu molekularnego wokół czarnej dziury. Nieoczekiwanie znaleźli dwa przeciwnie rotujące dyski gazu. Wewnętrzny dysk rozciąga się na 2-4 lata świetlne i podążą za rotacją galaktyki, podczas gdy dysk zewnętrzny (zwany również torusem) rozciąga się na 4-22 lata świetlne i wiruje w przeciwnym kierunku.

„Nie spodziewaliśmy się tego. Normalnie gaz opadający do czarnej dziury wirowałby wokół niej tylko w jednym kierunku. Coś musiało zakłócić przepływ, ponieważ niemożliwe jest, aby część dysku samodzielnie zaczęła wirować wstecz” – powiedziała Impellizzeri.

Rotacja wsteczna nie jest niezwykłym zjawiskiem w kosmosie. „Widzimy to w galaktykach, zwykle tysiące lat świetlnych od jąder galaktycznych. Rotacja wsteczna zawsze wynika z kolizji lub interakcji między dwiema galaktykami. Tym, co czyni ten wynik niezwykłym, jest to, że widzimy go na znacznie mniejszą skalę, dziesiątki lat świetlnych zamiast tysięcy od centralnej czarnej dziury” – wyjaśnił współautor pracy Jack Gallimore z Bucknell University w Lewisburg w Pensylwanii.

Astronomowie sądzą, że wsteczny przepływ w NGC 1068 może być wywołany gazowymi obłokami, które wypadły z galaktyki gospodarza, lub małą przechodzącą w pobliżu galaktyką na przeciwbieżnej orbicie uchwyconą przez dysk.

W tej chwili zewnętrzny dysk wydaje się znajdować na stabilnej orbicie wokół dysku wewnętrznego. „Zmieni się to, gdy zewnętrzny dysk zacznie opadać na dysk wewnętrzny, co może się zdarzyć po kilku orbitach lub kilkuset tysiącach lat. Rotujące strumienie gazu zderzą się i staną się niestabilne, a dyski prawdopodobnie zapadną się w świetlnym zdarzeniu, gdy gaz molekularny wpadnie do czarnej dziury. Niestety, nie będzie nas tam, aby być świadkami fajerwerków” – powiedział Gallimore.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Going Against the Flow Around a Supermassive Black Hole

Counter-rotation and High-velocity Outflow in the Parsec-scale Molecular Torus of NGC 1068

Źródło: NRAO