W przeciwieństwie do naszej Drogi Mlecznej, niektóre galaktyki mają w swoim centrum aktywną czarną dziurę, która napędza potężne wypływy gazu. Niewiele jednak wiemy o ich wpływie i pochodzeniu. Przyszła misja rentgenowska Athena zmieni ten stan rzeczy. Przygotowując się do jej startu, naukowcy opracowali nową metodę wykorzystania Athena do badania tych wypływów.
Na zdjęciach astronomicznych często pojawiają się gwiazdy z Drogi Mlecznej. Jednak niektóre kropki nie są gwiazdami, a centrami całych galaktyk. Znajdują się na tyle daleko, aby wyglądać na zdjęciach jak słabe kropki. Ta sztuczka oszukiwała astronomów przez dziesięciolecia, aż do lat 50. XX wieku, dlatego nazywamy je obiektami kwazi gwiazdowymi, w skrócie kwazarami. Astronomowie odkryli, że widmo niektórych kropek jest silnie przesunięte ku czerwieni, co wskazuje na dużą odległość, przy której gwiazda byłaby niewidoczna z Ziemi.
W końcu astronomowie zdali sobie sprawę, że światło kwazarów musi pochodzić z centrów galaktyk, zwanych aktywnym jądrem galaktyk (AGN) – prawdopodobnie zasilanych przez supermasywną czarną dziurę. Modele kosmologiczne przewidują, że AGN są siłami napędowymi zmieniającymi ewolucję galaktyk poprzez przyciąganie i wyrzucanie ogromnych ilości materii z ich sąsiedztwa.
Elisa Constantini i jej zespół z SRON Netherlands Institute for Space Research badają wypływy z AGN za pomocą kosmicznych teleskopów rentgenowskich. W ramach przygotowań do startu nowej misji rentgenowskiej Athena (Advanced Telescope for High Energy Astrophysics), zespół opracował nową metodę badań wypływów z AGN. Jasność AGN może być bardzo zmienna w czasie, zwłaszcza w promieniowaniu rentgenowskim. Naukowcy wykorzystają widma rentgenowskie Athena, aby zobaczyć, jak wypływy reagują na te zmiany jasności.
Ostatecznie chcemy zrozumieć, co napędza wypływy i jaki wpływ mają one na galaktykę macierzystą – mówi Anna Juránová ze SRON, autorka pracy. W tym celu musimy znać gęstość i położenie wypływu. Aby to wiedzieć, potrzebujemy informacji o czasie, w którym światło z AGN jonizuje wypływający gaz. Dzięki naszym symulacjom znaleźliśmy sposób na zmierzenie tej reakcji gazu w wypływach o różnych właściwościach. Kiedy otrzymamy rzeczywiste dane z Athena, porównamy je z naszymi modelami i ustalimy, który z nich najlepiej pasuje do obserwacji.
Aby zidentyfikować wypływy na podstawie ich zachowania, zespół badawczy stosuje analizę częstotliwości. Juránová mówi: Można to porównać do temperatury w Holandii. Wzrasta ona i spada w cyklu dobowym, ale także w cyklu rocznym. Dzięki stosowanej przez nas analizie można łatwo rozróżnić różne rodzaje zmian, ponieważ zachodzą one z różnymi częstotliwościami odpowiadającymi tym dwóm cyklom. Jest to bardzo pomocne, ponieważ możemy wtedy badać te procesy indywidualnie. Podobnie światło z AGN zmienia się w czasie z powodu procesów zachodzących w różnych skalach czasowych, od godzin do lat, a więc podejście częstotliwościowe pomaga nam zrozumieć, co się tam dzieje.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- New method to study outflows from galactic centers in preparation for Athena
- Spectral-timing of AGN ionized outflows with Athena
Źródło: SRON
Na ilustracji: Wizja artystyczna supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki, która napędza wypływy gazu. Źródło: NASA/JPL-Caltech.
