Badania ujawniły, w jaki sposób supermasywne czarne dziury żywią się obłokami gazu, które docierają do nich podróżując setki tysięcy lat świetlnych z jednej galaktyki do drugiej.
Międzynarodowy zespół naukowy wykazał, że istnieje kluczowy związek między interakcją sąsiadujących ze sobą galaktyk a ogromną ilością gazu potrzebną do „napędzania” tych olbrzymich, supergęstych zjawisk kosmicznych. Odkrycie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy.
Czarna dziura może powstać, gdy gwiazda zapada się, ściskając swoją materię w stosunkowo niewielkiej przestrzeni. Zwiększa to wówczas jej siłę grawitacji do punktu, z którego nic nie może uciec, nawet światło – stąd nazwa tej klasy obiektów. Niektóre czarne dziury są olbrzymie, o masie miliony razy większej od naszego Słońca, i emitują ogromne ilości energii. Są one znane jako supermasywne czarne dziury To, w jaki dokładnie sposób powstają lub zdobywają wystarczającą ilość paliwa, aby zasilać się energią, jest nadal tajemnicą.
Astrofizyk i główna badaczka z University of Southampton, dr Sandra Raimundo, komentuje: Supermasywne czarne dziury napędzają swoją aktywność częściowo poprzez stopniowe gromadzenie gazu z otaczającego je środowiska. Supermasywne czarne dziury mogą sprawić, że centra galaktyk będą świecić bardzo jasno, gdy przechwycą gaz i uważa się, że proces ten może mieć duży wpływ na dzisiejszy wygląd galaktyk. To, w jaki sposób supermasywne czarne dziury uzyskują wystarczającą ilość paliwa, aby podtrzymać swoją aktywność i wzrost, wciąż zastanawia astronomów, ale badania, które przeprowadziliśmy, stanowią ważny krok w kierunku zrozumienia tego zjawiska.
Sandra Raimundo, współpracując z badaczami z uniwersytetów w Kopenhadze i Kalifornii, wykorzystała dane z 4-metrowego Angielsko-Australijskiego Teleskopu (AAT) w Nowej Południowej Walii w Australii do zbadania orbit gazu i gwiazd w dużej próbce ponad 3000 galaktyk. Zidentyfikowali te z obecnością tak zwanego „niewyrównanego” gazu – innymi słowy, gazu, który wiruje w innym kierunku niż gwiazdy w galaktyce, sygnalizując przyszłe oddziaływanie grawitacyjne galaktyk. Następnie odkryli, że galaktyki z tak krążącym w nich gazem mają wyższy odsetek aktywnych supermasywnych czarnych dziur.
Wyniki pokazały wyraźny związek między niewyrównanym gazem a aktywnością supermasywnej czarnej dziury – co sugeruje, że gaz jest przenoszony tam, gdzie spotykają się dwie galaktyki, wędruje na ogromne odległości w przestrzeni kosmicznej, a następnie ulega ogromnym siłom grawitacyjnym supermasywnej czarnej dziury – wciągnięty i pochłonięty przez nie jako ważne źródło paliwa. Astronomowie od dawna podejrzewali, że to połączenie z inną galaktyką może dostarczyć czarnej dziurze tego źródła gazu, ale bezpośrednie dowody na to były długo nieuchwytne.
Dr Raimundo wyjaśnia: Prace, które przeprowadziliśmy, pokazują, że obecność gazu, który jest niewyrównany względem gwiazd, jest powiązana ze wzrostem frakcji aktywnych supermasywnych czarnych dziur. Ponieważ niewyrównany gaz jest wyraźnym znakiem wcześniejszej interakcji między dwiema galaktykami, nasza praca pokazuje, że właśnie oddziaływanie galaktyk na siebie dostarcza paliwa do zasilania ich aktywnych supermasywnych czarnych dziur. Po raz pierwszy zaobserwowano bezpośredni związek między powstawaniem i obecnością niewyrównanego gazu a napędzaniem aktywności supermasywnych czarnych dziur.
Dr Marianne Vestergaard, współautorka badania, podkreśla: Ekscytujące w tych obserwacjach jest to, że możemy teraz, po raz pierwszy, zidentyfikować przechwycony gaz i prześledzić go aż do ośrodka, w którym znajduje się pochłaniająca go czarna dziura.
Naukowcy mają teraz nadzieję rozszerzyć swoje badania i wykorzystać ich wyniki do obliczenia, jaka część całkowitej masy supermasywnych czarnych dziur wyrosła na bazie z tego mechanizmu i jak istotny był ten proces we wczesnym Wszechświecie.
Więcej informacji:
- Massive fuel hungry black holes feed off intergalactic gas
- An increase in black hole activity in galaxies with kinematically misaligned gas
Źródło: University of Southampton
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Dwie oddziałujące galaktyki widziane przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a. Źródło: NASA/ESA/Hubble Heritage Team
