Przejdź do treści

Fontanna zimnego gazu molekularnego pompowanego przez czarną dziurę

Większość galaktyk znajduje się w gromadach liczących od kilku do tysięcy obiektów. Na przykład Droga Mleczna należy do Grupy Lokalnej, gromady składającej się z około pięćdziesięciu galaktyk, z których inny członek – gromada Andromedy – znajduje się w odległości około 2,3 mln lat świetlnych od nas. Gromady są najbardziej masywnymi we Wszechświecie obiektami związanymi grawitacyjnie, z mniejszymi strukturami rozwijającymi się najpierw i ciemną materią odgrywającą ważną rolę. Sposób, w jaki wzrastają i ewoluują zależy jednak od kilku konkurencyjnych procesów fizycznych, w tym zachowania gorącego gazu wewnątrz gromady.

Galaktyka Abell 2597 leży blisko centrum gromady, około miliarda lat świetlnych stąd, w środku gorącej mgławicy. Astronomowie od dawna sądzili, że materia międzygalaktyczna, taka, jak plazma wokół Abell 2597, może opaść na galaktyki, ochłodzić się i dostarczyć świeżej materii do formowania się gwiazd w galaktyce. Odkryli także odwrotną działalność: centralne supermasywne czarne dziury w galaktykach wyrzucają strumienie materii z powrotem do gorącego ośrodka wewnątrz gromady. Astronomowie CfA Grant Tremblay, Paul Nulsen, Esra Bulbul, Laurence David, Bill Forman, Christine Jones, Ralph Kraft, Scott Randall oraz John ZuHone poprowadzili duży zespół naukowców badający zachowanie gorącego gazu i tej odwrotnej działalności w Abell 2597, wykorzystując szeroki zakres obserwacji, w tym nowe i archiwalne obserwacje na falach milimetrowych z ALMA, spektroskopii optycznej oraz głębokie obrazy z obserwatorium rentgenowskiego Chandra.

Czułe zestawy danych umożliwiły naukowcom badanie termodynamicznego charakteru i ruchów gorącego gazu (w tym strumieni napływu i wypływu), zimnych, gwiazdotwórczych obłoków pyłowych w galaktyce oraz względnego przestrzennego układu wszystkich tych składników. Znajdują one szczegółowe wsparcie dla modeli, w tym zarówno napływu gorącej materii do galaktyki, jak i późniejszego jej przekształcania się w nowe gwiazdy oraz wypływ gazu napędzanego przez dżety z centralnej supermasywnej czarnej dziury. Pokazują one, że ciepła i zimna materia faktycznie znajdują się razem w tej galaktyce (chociaż mają różne gęstości), a chmury zimnego gazu prawdopodobnie zasilają czarną dziurę i najwyraźniej łączą się z potężnymi strumieniami wyrzucanymi z jądra. Rezultat jest taki, że molekularna i zjonizowana mgławica w sercu Abell 2597 jest tym, co zespół nazywa „fontanną” w galaktycznej skali: zimny gaz wpływa do rezerwuaru utworzonego przez obecność czarnej dziury w centrum, co wytwarza potężne strumienie wypływające, które z kolei później ochładzają się i opadają. Ponieważ wypływająca materia nie porusza się wystarczająco szybko, aby uciec przed grawitacją galaktyki, naukowcy wnioskują, że ta dramatyczna fontanna galaktyczna wydaje się być długowieczna. Może to być również powszechne zjawisko w tych masywnych skupiskach, pomagające wyjaśnić kosmiczną ewolucję galaktyk.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
A Galaxy-scale Fountain of Cold Molecular Gas Pumped by a Black Hole

Źródło: CfA

Na zdjęciu: Obraz jasnej galaktyki Abell 2597 w gromadzie. Kolor niebieski to zdjęcie rentgenowskie a czerwone to linie wodoru i optyczne (żółte). Źródło: Promienie X: NASA/CXC/Michigan State Univ/G.Voit i inni; Optyczne: NASA/STScI i DSS; H-alpha: Carnegie Obs./Magellan/W.Baade Telescope/U.Maryland/M.McDonald