Przejdź do treści

Supermasywna czarna dziura schwytała w sieć kilka galaktyk

Supermasywna czarna dziura i galaktyki uwięzione w gazowej sieci (wizja artystyczna)

Astronomom udało się potwierdzić, iż wokół odległej supermasywnej czarnej dziury znajduje się zgrupowanie sześciu galaktyk. Obiekty są uwięzione w gigantycznej strukturze gazowej podobnej do sieci pajęczej. Widzimy je w stadium, jakie miały mniej niż miliard lat po Wielkim Wybuchu. O odkryciu poinformowało Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO).

Naukowcy użyli Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) w Obserwatorium Paranal w Chile do zbadania kwazara SDSS J103027.09+052455.0. Znajduje się w nim supermasywna czarna dziura o masie miliarda mas Słońca, a w pobliżu kilka galaktyk. Dzięki obserwacjom spektroskopowym udało się potwierdzić, że galaktyki i czarna dziura tworzą razem zgrupowanie obiektów (a ściślej udało się to dla czterech z sześciu galaktyk), które jest uwięzione w gigantycznej pajęczynie włókien gazu rozciągającego się ponad 300 razy dalej niż rozmiary Drogi Mlecznej.

Widok, który obserwujemy przez teleskopy, to światło wyemitowane przez to zgrupowanie w czasach, gdy Wszechświat liczył sobie zaledwie 0,9 miliarda lat. Zmierzone przesunięcie ku czerwieni (tzw. redshift) dla kwazara wynosi z=6,31, a dla galaktyk mieści się w przedziale od 6,129 do 6,355.

Kwestia w jaki sposób już w tak wczesnej fazie rozwoju Wszechświata istniały czarne dziury o masach miliarda mas Słońca stanowi obecnie wyzwanie dla astronomii. Ogólnie uważa się, że pierwsze czarne dziury powstały w efekcie zapadania się pierwszych gwiazd. Tempo wzrostu takich czarnych dziur musiało być więc bardzo szybkie, aby tak gigantyczne obiekty istniały w okresie mniej niż miliarda lat od Wielkiego Wybuchu.

Wyniki obserwacji otoczenia J103027.09+052455.0 mogą stanowić prawdopodobne wyjaśnienie. Sieć włókien gazu oraz galaktyki w niej uwięzione mają wystarczającą ilość gazu, aby stanowił on paliwo dla centralnej czarnej dziury.

Włókna kosmicznej sieci są jak pajęcza sieć. Galaktyki znajdują się i rosną tam, gdzie krzyżują się włókna. Strumienie gazu – dostępne do zasilania zarówno galaktyk, jak i centralnej supermasywnej czarnej dziury – mogą przepływać wzdłuż tych włókien - tłumaczy Marco Mignoli, astronom z National Institute for Astrophysics (INAF) w Bolonii we Włoszech, pierwszy autor publikacji przedstawiającej wyniki badań, która ukazała się w czasopiśmie „Astronomy & Astrophysics”.

Naukowcy sądzą, że na formowanie się „pajęczej sieci” wpływ ma ciemna materia. Jej skupiska mogły przyciągać grawitacyjnie zwykłą materię i w ten sposób przyczynić się do zgromadzenia gigantycznych ilości gazu. W uformowanej w ten sposób strukturze sieci mogły ewoluować galaktyki i czarne dziury.

Dlaczego wcześniej nie dostrzeżono podobnych skupisk galaktyk wokół supermasywnych czarnych dziur we wczesnym Wszechświecie? Powodem mogą być ograniczenia obserwacyjne. Zbadane w tym przypadku galaktyki to jedne z najsłabszych, jakie są w stanie zaobserwować współczesne teleskopy. Naukowcy musieli prowadzić obserwacje przez siedem godzin, używając największych teleskopów optycznych na świecie, w tym teleskopu VLT należącego do ESO oraz teleskopów Keck i LBT.

Badacze wskazują, że to może być zaledwie „czubek góry lodowej”, a zaobserwowane galaktyki są być może po prostu najjaśniejsze z wielu innych podobnych przypadków.

Aktualnie na świecie budowanych jest kilka teleskopów optycznych o rozmiarach zwierciadeł 30-40 metrów, co będzie oznaczało duży skok możliwości obserwacyjnych, ponieważ obecnie istniejące największe teleskopy tego typu dysponują zwierciadłami o średnicach około 10 metrów. W szczególności powstają projekty takie, jak Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), który jest budowany przez ESO z udziałem Polski, a także Teleskop Trzydziestometrowy (TMT) oraz Gigantyczny Teleskop Magellana (GMT).

Więcej informacji:

 

Opracowanie: Krzysztof Czart

Źródło: ESO

 

Na ilustracji:

Artystyczna wizja sześciu galaktyk w pobliżu supermasywnej czarnej dziury w czasach zaledwie miliarda lat po Wielkim Wybuchu. Zgrupowanie jest uwięzione w wielkiej sieci złożonej z gazu. Źródło: ESO/L. Calçada.