Przejdź do treści

Czarna dziura czy nowo narodzone gwiazdy? SOFIA odkrywa galaktyczną łamigłówkę

img

W nowym badaniu naukowcy zastanawiają się nad czarną dziurą, która wydaje się zmieniać galaktyczne środowisko w sposób zwykle kojarzony z nowo narodzonymi gwiazdami. 

Czarne dziury są z natury dziwne, a ich siły grawitacyjne tak silne, że nic, nawet światło, nie może z nich uciec. Ponieważ aktywne czarne dziury pochłaniają gaz i pył, część tej materii jest wypuszczana na zewnątrz jako strumienie cząsteczek o wysokiej energii oraz promieniowanie. Zazwyczaj dżety te są prostopadłe do galaktyki gospodarza, ale obserwatorium SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) znalazło taki, który strzela bezpośrednio do swojej galaktyki.

Strumień ten podgrzewa gaz wokół centrum galaktyki w sposób charakterystyczny dla rodzących się gwiazd. Skłania to naukowców do ponownej oceny swoich wyobrażeń na temat kluczowego gazu powiązanego z młodymi gwiazdami oraz na temat tego, w jaki sposób czarne dziury ogólnie wpływają na swoje galaktyki gospodarzy.

Gwiazdy rodzą się w obłokach gazu i pyłu. Jest to proces ukryty przed naszym spojrzeniem w świetle widzialnym. Ale światło podczerwone, którego nasze oczy nie widzą, może przenikać te obłoki. SOFIA wykorzystuje promieniowanie podczerwone do badania narodzin gwiazd. Jednak nawet mając potężne teleskopy, astronomowie nie widzą szczegółów takich jak nowo narodzone gwiazdy w bardzo odległych galaktykach. Zamiast tego szukają oznak gazu ogrzewanego przez takie gwiazdy, zwanego zjonizowanym węglem. Ponieważ zjonizowany węgiel jest tak często spotykany w związku z nowo narodzonymi gwiazdami, naukowcy zakładają, że powstawanie gwiazd zachodzi, gdy znajdą gaz w odległych galaktykach.

Jednak gdy naukowcy z SOFIA badali pięć pobliskich galaktyk z aktywnymi czarnymi dziurami, odkryli, że ta o najniższym wskaźniku narodzin gwiazd zawiera najbardziej zjonizowany węgiel. W rzeczywistości było go 10 razy więcej niż w innych galaktykach o podobnej wielkości i składzie. Ale wskaźnik narodzin gwiazd jest tak niski, że może wyprodukować tylko 25% wykrytego gazu. Innymi słowy, same nowo narodzone gwiazdy nie były w stanie wyjaśnić obfitości zjonizowanego węgla. Musi istnieć inne wyjaśnienie tej ważnej sygnatury chemicznej.

Zespół wykorzystał instrument SOFIA nazwany Field Imaging Far-Infrared Line Spectrometer (FIFI-LS), aby dokładnie zbadać galaktykę HE 1353-1917. Odkryli, że strumień czarnej dziury strzela promieniowaniem bezpośrednio w galaktykę, a nie w otaczającą ją przestrzeń. Większość zjonizowanego węgla jest skoncentrowana w pobliżu galaktycznej aktywnej czarnej dziury, co wskazuje, że tajemniczym źródłem gazu jest intensywne promieniowanie wytwarzane przez strumień czarnej dziury.

Jest to sprzeczne z od dawna przyjętym założeniem, że zjonizowany węgiel jest przede wszystkim wizytówką nowo narodzonych gwiazd. 

Informacje z pobliskich galaktyk, takie jak sposób, w jaki czarne dziury mogą tworzyć zjonizowany węgiel i wpływają na późniejszą ewolucję galaktyki, są kluczowe dla zrozumienia danych z innych obserwatoriów, w tym z ALMA w Chile. Radioteleskopy badają niektóre z najodleglejszych i najsłabszych galaktyk, które często znajdują się tak daleko, że nawet potężne teleskopy mogą je wykryć jedynie jako punkt światła. Światło to jest pełne informacji, ale szczegóły dotyczące pobliskich galaktyk zebrane przez SOFIA są wymagane do interpretacji danych z najodleglejszych regionów Wszechświata. Teraz naukowcy wiedzą, że wysoki poziom zjonizowanego węgla w odległej galaktyce może wskazywać nie tylko na to, że rodzi się wiele gwiazd, ale także, że strumień czarnej dziury może być odpowiedzialny za te same rodzaje sygnatur chemicznych.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Black Hole or Newborn Stars? SOFIA Finds Galactic Puzzle

Źródło: NASA