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. Gromada Andromedy zaś znajduje się w odległości około 2,3 miliona 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 jednak także odwrotny proces: centralne supermasywne czarne dziury w galaktykach wyrzucają strumienie materii z powrotem do gorącego ośrodka wewnątrz gromady. Astronomowie z Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) – Grant Tremblay, Paul Nulsen, Esra Bulbul, Laurence David, Bill Forman, Christine Jones, Ralph Kraft, Scott Randall oraz John ZuHone – kierowali dużym zespółem naukowców badającym zachowanie gorącego gazu i tej odwrotnej działalności w Abell 2597, wykorzystując szeroki zakres danych, w tym nowe i archiwalne obserwacje na falach milimetrowych z ALMA, dane uzyskane za pomocą spektroskopii optycznej oraz głębokie obrazy z obserwatorium rentgenowskiego CHANDRA.
Zestawy szegółowych informacji 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 dzięki obecności 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
