Zespół naukowców wykorzystał dane z teleskopu Kecka, aby zrozumieć wpływ aktywnych jąder galaktyk na powstawanie gwiazd w galaktykach macierzystych.
Dlaczego galaktyki wyglądają tak, a nie inaczej? To jedno z kluczowych pytań, na które astronomowie próbują znaleźć odpowiedź. Komputerowe symulacje powstawania i ewolucji galaktyk sugerują, że powinno być o wiele więcej bardzo dużych galaktyk niż obserwujemy w rzeczywistości. Czego zatem brakuje w tych symulacjach? Jaki proces zachodzący w galaktykach powstrzymuje powstawanie zbyt wielu gwiazd?
Obecnie wiemy, że wszystkie masywne galaktyki mają w swoim sercu supermasywną czarną dziurę, która jest miliony lub miliardy razy cięższa od naszego Słońca. Gdy ilość gazu z wnętrza galaktyki opadającego na czarną dziurę gwałtownie wzrasta, czarna dziura staje się niewiarygodnie gorąca, a do jej wnętrza uwalniane są ogromne ilości energii. Gdy czarna dziura przechodzi przez taką fazę, jej galaktyka nazywana jest galaktyką aktywną (AGN) i astronomowie uważają, że to właśnie to zjawisko może być brakującym ogniwem, którego poszukiwali. Część energii uwalnianej przez AGN wypycha gaz z galaktyki – proces ten jest znany jako „wiatry napędzane przez AGN”, co oznacza, że w galaktyce będzie mniej gazu, z którego mogą powstać gwiazdy.
Zespół naukowców stara się uchwycić ten proces w akcji. Wykorzystując spektroskopię integralnego pola (IFS) instrumentu KCWI na teleskopie Kecka na Hawajach, która pozwala astronomom na jednoczesne wykonywanie wielu widm w różnych miejscach w galaktyce, byli w stanie zmapować zarówno wiatry napędzane przez AGN, jak i wiele gwiazd w wewnętrznym regionie dobrze zbadanej aktywnej galaktyki Markarian 34. W ten sposób chcieli zrozumieć, czy wiatry te mają bezpośredni wpływ na powstawanie gwiazd. Wyniki tych badań zostały opublikowane 21 marca w „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters” w ramach projektu QSOFEED, którego celem jest zrozumienie, w jaki sposób supermasywne czarne dziury wpływają na galaktyki, w których się znajdują.
Wyniki badań zespołu pokazują, że AGN i wiatry, które napędzają, mają złożony wpływ na galaktyki macierzyste. Wykazano, że po jednej stronie galaktyki, przed wiatrem i na jego krawędziach, powstają nowe gwiazdy. Patricia Bessiere, która kierowała badaniami, wyjaśnia, dlaczego tak się dzieje. Niektóre badania teoretyczne i symulacje komputerowe sugerują, że gdy wiatr napędzany przez AGN przechodzi przez galaktykę, gęstszy, chłodniejszy gaz przed nim i po bokach jest ściskany, co sprawia, że warunki do powstawania gwiazd są bardziej sprzyjające. Oznacza to, że wiatr ten w rzeczywistości inicjuje powstawanie gwiazd, nie zaś hamuje ten proces.
Stwierdzono natomiast, że po drugiej stronie galaktyki wiatr nie ma wpływu na tempo powstawania gwiazd. Zespół badaczy sugeruje, że może to wynikać z faktu, że wiatr jest tu szybszy i bardziej turbulentny, co oznacza, że warunki do powstawania gwiazd nie są tak samo korzystne. Cristina Ramos Almeida, badaczka z IAC i współautorka badań, wyjaśnia, że to, co tutaj widzimy, może być dowodem na istnienie „zapobiegawczej” informacji zwrotnej, co oznacza, że wiatr zakłóca gaz w galaktyce tak, że nie może on zapaść się w celu utworzenia nowych gwiazd.
Badanie to pokazuje, że związek pomiędzy AGN a ich galaktykami macierzystymi jest złożony i może wpływać na różne regiony w różny sposób. Wyniki tych badań będą ważne dla przyszłego modelowania ewolucji galaktyk i roli, jaką odgrywają AGN – wyjaśnia Patricia Bessiere.
Aby poszerzyć nasze rozumienie tej zależności, zespół planuje teraz rozszerzyć swoje badania o obserwacje większej próbki AGN za pomocą instrumentu MEGARA zainstalowanego na dziesięciometrowym Gran Telescopio CANARIAS (GTC). Pozwoli to na uzyskanie danych IFS, które posłużą do scharakteryzowania rozkładu przestrzennego zarówno wiatrów, jak i populacji gwiezdnych. Pomoże to astronomom zrozumieć szczegóły relacji między AGN a formowaniem się gwiazd oraz, co ważne, jak częste są takie interakcje.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Caught in the act: the winds driven by supermassive black holes directly impact star formation
- Spatially resolved evidence of the impact of quasar-driven outflows on recent star formation: the case of Mrk 34
Źródło: IAC
Na ilustracji: Wiatry wyrzucane przez supermasywną czarną dziurę wpływają na powstawanie nowych gwiazd w galaktyce Markarian 34. Źródło: HST/MAST Archive and G. Pérez Díaz
