Przejdź do treści

Czarne dziury hamują wzrost galaktyk karłowatych

img

Astronomowie z Uniwersytetu Kalifornijskiego odkryli, że potężne wiatry napędzane przez supermasywne czarne dziury w centrach galaktyk karłowatych mają znaczący wpływa na ewolucję tych galaktyk poprzez tłumienie procesu formowania się gwiazd.

Galaktyki karłowate to małe galaktyki zawierające od 100 mln do kilku miliardów gwiazd. Droga Mleczna natomiast ma 200-400 mld gwiazd. Galaktyki karłowate są najliczniejszym rodzajem galaktyk we Wszechświecie i często krążą wokół większych galaktyk.

„Spodziewałyśmy się, że będziemy potrzebować obserwacji o znacznie wyższej rozdzielczości i czułości, i planowałyśmy uzyskać ich jako kontynuację naszych początkowych obserwacji. Widziałyśmy jednak znaki silnie i wyraźnie w początkowych obserwacjach. Wiatry były silniejsze, niż się spodziewałyśmy” – powiedziała Gabriela Canalizo, profesor fizyki i astronomii na UC Riverside, która kierowała zespołem badawczym.

Canalizo wyjaśniła, że astronomowie od kilku dziesięcioleci podejrzewają, że supermasywne czarne dziury w centrach dużych galaktyk mogą mieć głęboki wpływ na sposób wzrostu i starzenia się dużych galaktyk.

„Nasze odkrycia wskazują teraz, że ich efekt może być tak samo dramatyczny, jeśli nie bardziej, w galaktykach karłowatych” – powiedziała.

Badaczki wykorzystały część danych z przeglądu SDSS (Sloan Digital Sky Survey), który mapuje ponad 35% nieba, w celu identyfikacji 50 galaktyk karłowatych, z których 29 wykazało oznaki związane z czarnymi dziurami w ich centrach. Sześć z tych 29 galaktyk wykazywało dowody na wiatry – w szczególności wypływów zjonizowanego gazu o dużej prędkości – pochodzących z ich aktywnych czarnych dziur.

„Korzystając z teleskopów Kecka na Hawajach byłyśmy w stanie nie tylko wykryć ale także zmierzyć określone właściwości tych wiatrów, takie jak ich kinematyka, rozkład i źródło zasilania – zrobiono to po raz pierwszy. Znalazłyśmy dowody na to, że wiatry te mogą się zmieniać w tempie, w jakim galaktyki są zdolne do formowania gwiazd” – powiedziała Canalizo.

Christina Manzano-King, pierwsza autorka badania, wyjaśniła, że badając galaktyki karłowate, można rozwiązać wiele pytań dotyczących ewolucji galaktyk, które pozostają bez odpowiedzi.

„Większe galaktyki często powstają, gdy galaktyki karłowate łączą się ze sobą. Są one zatem przydatne do zrozumienia ewolucji galaktyk. Galaktyki karłowate są małe, ponieważ po powstaniu w jakiś sposób uniknęły łączenia się z innymi galaktykami. Dzięki temu służą jako skamieliny, odkrywając, jak wyglądało środowisko wczesnego Wszechświata. Galaktyki karłowate to najmniejsze galaktyki, w których po raz pierwszy bezpośrednio widzimy wiatry – gaz przepływa z prędkością do 1000 km/s” – powiedziała Manzano-King.

Manzano-King wyjaśniła, że gdy materia wpada do czarnej dziury, ulega nagrzaniu z powodu tarcia i silnych pól grawitacyjnych i uwalnia energię promieniowania. Energia ta wypycha otaczający gaz z centrum galaktyki na zewnątrz do przestrzeni międzygalaktycznej.

„Co ciekawe, w sześciu galaktykach karłowatych wiatry te są wypychane przez aktywne czarne dziury, a nie przez procesy gwiazdowe, takie jak supernowe. Zazwyczaj wiatry napędzane procesami gwiazdowymi są powszechne w galaktykach karłowatych i stanowią dominujący proces regulacji ilości gazu w nich dostępnego do formowania się gwiazd” – powiedziała.

Astronomowie podejrzewają, że gdy wiatr z czarnej dziury jest wypychany, kompresuje gaz przed wiatrem, co może zwiększyć powstawanie gwiazd. Ale jeżeli cały wiatr zostanie wydalony z centrum galaktyki, gaz staje się niedostępny i powstawanie gwiazd może się zmniejszyć. Wydaje się, że to ostatnie zachodzi w sześciu galaktykach karłowatych, które zidentyfikowały badaczki.

„W tych sześciu przypadkach wiatr ma negatywny wpływ na powstawanie gwiazd. Modele teoretyczne tworzenia i ewolucji galaktyk nie uwzględniają wpływu czarnych dziur w galaktykach karłowatych. Widzimy jednak dowody tłumienia powstawania gwiazd w tych galaktykach. Nasze odkrycia pokazują, że modele formowania galaktyk muszą obejmować czarne dziury jako ważne, jeżeli nie dominujące, regulatory formowania się gwiazd w galaktykach karłowatych” – powiedziała Laura Sales.

Następnie, badaczki planują zbadanie masy i pędu wypływów gazu w galaktykach karłowatych.

„To by lepiej poinformowało teoretyków, którzy polegają na takich danych do budowy modeli. Modele te z kolei uczą astronomów obserwacyjnych, w jaki sposób wiatry wpływają na galaktyki karłowate. Planujemy również systematyczne poszukiwanie większej próbki SDSS w celu zidentyfikowania galaktyk karłowatych z odpływami z aktywnych czarnych dziur” – powiedziała Manzano-King.

Więcej:
Black holes stunt growth of dwarf galaxies

AGN-Driven Outflows in Dwarf Galaxies

Źródło: University of California