Przejdź do treści

Pyliste kokony czarnych dziur w mergerach galaktycznych

Okazuje się, że czarne dziury zlewających się ze sobą galaktyk (tzw. mergerów) są spowite w pylisto-gazowe płaszcze. Tak bardzo, że nie widzimy ich! Obecność towarzyszących tym obiektom procesów akrecji w rzeczywistości zdradza tylko wysokoenergetyczne promieniowanie rentgenowskie.

Merger galaktyczny to dość powszechne zjawisko w Kosmosie. Polega ono na tym, że dwie mniejsze galaktyki łączą się (zlewają) ze sobą, tworząc ostatecznie jedną, większą strukturę. Proces ten nie pozostaje bez wpływu również na rezydujące w ich centrach supermasywne czarne dziury. Wielkoskalowe oddziaływania grawitacyjne są w stanie niszczyć okrążające je dyski akrecyjne, przyspieszać ich materiał, a w rezultacie nawet znacząco zwiększać tempo akrecji na czarną dziurę… co może doprowadzić do utworzenia się obiektu nowego typu: aktywnego jądra galaktycznego (ang. AGN).

Nowe badania z udziałem danych zebranych przez rentgenowski orbitalny teleskop NASA - NuSTAR wskazują na to, że w późnych stadiach procesu tworzenia się mergerów centralne czarne dziury galaktyk zaczynają być spowite grubymi otoczkami z pyłu i gazu. Te pyłowe “płaszcze” skutecznie je przed nami skrywają, i to nawet pomimo globalnego wzrostu tempa akrecji okolicznej materii na te obiekty. Naukowcy przebadali pod tym kątem pięćdziesiąt dwie supermasywne czarne dziury w pobliskich mergerach. Choć wcześniej już wiedzieli, że wzrost czarnych dziur jest powodowany przez stopniowo spadające na osobliwość duże ilości gazu i pyłu (to właśnie rozumiemy pod pojęciem akrecji), nie byli pewni, co tak naprawdę zapoczątkowuje te procesy.

Mergery galaktyczne były często wskazywane jako jeden z możliwych wyzwalaczy wzrostu tempa akrecji. To właśnie one mogły nadawać obłokom gazu i pyłu duże energie i prędkości, kierując je jednocześnie do centrów galaktyk, gdzie mają one duże szanse opaść ostatecznie na rosnącą w masę czarną dziurę. Jednak ten sam porozrywany, rozpędzony, gazowo-pyłowy materiał może równie dobrze utworzyć grubą otoczkę wokół czarnej dziury, utrudniającą jej wykrycie i dalsze badania. Otoczka jest wówczas nieprzepuszczalna dla każdej długości fal elektromagnetycznych za wyjątkiem fal o najwyższych energiach - na przykład promieniowania rentgenowskiego.

NuSTAR, teleskop orbitalny zdolny do odbierania fal rentgenowskich o najwyższych energiach, nadaje się idealnie do obserwowania takich skrytych w pyle obiektów. Jest pod tym względem dużo bardziej efektywny niż satelity Chandra, Swift, czy XMM-Newton, czułe jedynie na słabsze promienie X. Gdy astronomowie zaobserwują zatem, że jakiś galaktyczny obiekt jest wyraźnie widoczny na bardziej energetycznych falach rentgenowskich, a przy tym zdaje się nie istnieć na ich słabszych odpowiednikach, mogą śmiało zakładać, że to właśnie aktywne jądro galaktyczne  w otoczeniu gazu i pyłu.

Co więcej - galaktyki bardziej zaawansowane w procesie formowania mergera zdają się być niemal zupełnie spowite w nieprzepuszczalny dla światła materiał. Tego typu galaktyki pochodzące z badanej próbki obiektów były w aż 95 procentach pokryte otoczkami pyłu! Wnioski z badań są według autorów dość jednoznaczne: to właśnie zlewanie się galaktyk może kierować ogromne ilości materii ku centrum galaktyki - szczególnie jeśli porównywać takie mergery z obserwacjami pojedynczych, izolowanych galaktyk.
Czy właśnie tak powstawały wszystkie znane nam dziś AGN-y?


Czytaj więcej:


Zdjęcie: zlewające się ze sobą galaktyki (tu: dwie spiralne galaktyki (NGC 6050 iIC 1179) mają w swoich centrach bardzo masywne czarne dziury. Z czasem, w miarę formowania się tak zwanego mergera galaktycznego, obiekty te spowijają się coraz bardziej pyłem i gazem.
Źródło: NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, and K. Noll (STScI)