Przejdź do treści

Badania ujawniły sześć galaktyk przechodzących nagłe, dramatyczne transformacje

img

Galaktyki mają różne kształty, rozmiary i jasności, od zwykłych galaktyk po niezwykle świecące aktywne galaktyki. Podczas gdy zwykła galaktyka jest widoczna głównie dzięki światłu gwiazd, aktywna galaktyka świeci najjaśniej w swoim centrum, w którym supermasywna czarna dziura emituje stały ładunek jasnego promieniowania, gdyż zachłannie pochłania pobliski gaz i pył.

Gdzieś pomiędzy zwykłymi i aktywnymi galaktykami znajduje się jeszcze inna klasa, znana jako low-ionization nuclear emission-line region (LINER). Chociaż LINERy są dość powszechne (stanowią ok. ⅓ wszystkich pobliskich galaktyk), astronomowie zaciekle debatowali nad głównym źródłem emisji światła z LINERów. Niektórzy twierdzą, że odpowiedzialne są za nie słabe aktywne jądra galaktyczne, podczas gdy inni utrzymują, że regiony gwiazdotwórcze poza jądrem galaktycznym wytwarzają najwięcej światła.

Zespół astronomów zaobserwował sześć zwykłych galaktyk LINER przekształcających się w wygłodniałe kwazary – miejsce dla najjaśniejszych ze wszystkich jąder galaktycznych. Zespół opisał swoje obserwacje, które mogą pomóc w zdemistyfikowaniu natury zarówno LINERów, jak i kwazarów, jednocześnie odpowiadając na nurtujące pytania dotyczące ewolucji galaktyk, w The Astronomical Journal. Na podstawie ich analiz, naukowcy sugerują, że odkryli zupełnie nowy rodzaj aktywności czarnej dziury w centrach tych sześciu galaktyk LINER.

„W przypadku jednego z sześciu obiektów pierwotnie pomyśleliśmy, że zaobserwowaliśmy zdarzenie zakłócenia pływów, które ma miejsce, gdy gwiazda przechodzi zbyt blisko supermasywnej czarnej dziury i ulega rozszarpaniu. Ale później odkryliśmy, że była to uśpiona wcześniej czarna dziura przechodząca transformację, którą astronomowie nazywają ‘zmieniającym się wyglądem’, czego skutkiem jest jasny kwazar. Obserwacja tych sześciu zmian stosunkowo spokojnych galaktyka LINER, sugeruje, że zidentyfikowaliśmy zupełnie nową klasę aktywnego jądra galaktycznego” – mówi Sara Frederick, absolwentka Wydziału Uniwersytetu Maryland astronomii i główna autorka artykułu.

Wszystkie sześć zaskakujących zmian zaobserwowano w ciągu pierwszych dziewięciu miesięcy pracy Zwicky Transient Facility (ZTF), projektu zautomatyzowanego badania nieba w Obserwatorium Palomar Caltech niedaleko San Diego w Kalifornii, który rozpoczął obserwacje w marcu 2018 r. 

Zmiany w wyglądzie zostały udokumentowane w innych galaktykach – najczęściej w klasie aktywnych galaktyk, zwanych galaktykami Seyferta. Z definicji wszystkie galaktyki Seyferta mają jasne, aktywne jądra galaktyczne, ale galaktyki Seyferta typu 1 i typu 2 różnią się ilością emitowanego światła o określonych długościach fali. Według Frederick wielu astronomów podejrzewa, że różnica ta wynika z kąta patrzenia na galaktyki.

Uważa się, że galaktyki Seyferta typu 1 są zwrócone przodem do Ziemi, zapewniając niezakłócony widok na ich jądra, podczas gdy galaktyki Seyferta typu 2 są nachylone pod kątem, tak że ich jądra są częściowo zasłonięte gęstym, pierścieniem w kształcie torusa gęstego, gazowo-pyłowego obłoku. Tak więc transformacja zmieniającego się wyglądu między dwiema klasami stanowi zagadkę dla astronomów, ponieważ nie oczekuje się, że orientacja galaktyki w stosunku do Ziemi ulegnie zmianie.

Nowe obserwacje Frederick i jej współpracowników mogą podważyć te założenia.

„Zaczęliśmy od próby zrozumienia transformacji zmieniającego się wyglądu w galaktykach Seyferta. Ale zamiast tego, znaleźliśmy nową klasę aktywnego jądra galaktycznego zdolnego do przekształcenia cichej galaktyki w świecący kwazar. Teoria sugeruje, że uruchomienie się kwazara powinno zająć tysiące lat, ale te obserwacje sugerują, że może to nastąpić bardzo szybko. Mówi nam, że cała teoria jest błędna. Myśleliśmy, że transformacja Seyferta była główną zagadką. Ale teraz mamy większy problem do rozwiązania” – mówi Suvi Gezari, profesor astronomii UMD i współautor pracy.

Frederick i jej koledzy chcą zrozumieć, w jaki sposób cicha wcześniej galaktyka o spokojnym jądrze może nagle przejść do jasnej latarni galaktycznego promieniowania. Aby dowiedzieć się więcej, wykonali obserwacje obiektów za pomocą Discovery Channel Telescope, który jest obsługiwany przez Obserwatorium Lowella we współpracy z UMD, Uniwersytetem Boston, Uniwersytetem Toledo i Uniwersytetem Północnej Arizony. Obserwacje te pomogły wyjaśnić aspekty przemian, w tym sposób, w jaki szybko transformujące się jądra galaktyczne oddziałują z galaktykami gospodarzami.

„Nasze obserwacje potwierdzają, że LINERy mogą w rzeczywistości przyjmować aktywne supermasywne czarne dziury w swoich ośrodkach. Ale te sześć transformacji było tak nagłych i dramatycznych, że mówią nam, że w tych galaktykach dzieje się coś zupełnie innego. Chcemy wiedzieć, w jaki sposób tak ogromne ilości gazu i pyłu mogą nagle zacząć spadać do czarnej dziury. Ponieważ złapaliśmy te przejścia w czasie ich trwania, otwiera to wiele możliwości porównania tego, jak wyglądały jądra przed i po transformacji” – powiedziała Frederic.

W przeciwieństwie do wielu kwazarów, które oświetlają otaczające obłoki gazu i pyłu daleko poza jądrem galaktycznym, naukowcy odkryli, że tylko gaz i pył znajdujące się najbliżej jądra zostały wyłączone. Frederick, Gezari i ich współpracownicy podejrzewają, że aktywność ta stopniowo rozprzestrzenia się z jądra galaktyki – i może zapewnić możliwość mapowania rozwoju nowo narodzonego kwazara. 

„Zaskakujące jest to, że każda galaktyka może zmienić swój wygląd w ludzkiej skali czasu. Zmiany te zachodzą szybciej, niż możemy ją wyjaśnić obecną teorią dotyczącą kwazarów. Potrzeba trochę pracy, aby zrozumieć, co zaburzyć strukturę akrecji galaktyki i wywołać zmiany w tak krótkim czasie. W grę muszą wchodzić bardzo ekstremalne i dramatyczne siły” – powiedziała Frederic.

Więcej:
UMD-led Study Captures Six Galaxies Undergoing Sudden, Dramatic Transitions

Źródło: UMD