Czarne dziury wpływają na ewolucję galaktyki

Naukowcy finansowani ze środków Unii Europejskiej odkryli, że studnia grawitacyjna, znajdująca się w sercu niedalekiej galaktyki oddaje wystarczająco dużo energii do przestrzeni lokalnej, by zmienić intensywność tworzenia się gwiazd.

Badania podstawowe

Przemysł kosmiczny

Wiadomo, że strumienie wyrzucane przez supermasywne czarne dziury ogrzewają otaczający je gaz, uniemożliwiając obłokom gwiazdotwórczym zgęstnienie i zapadnięcie się w gwiazdy. W finansowanym ze środków unijnych projekcie BHS SHAPING GALAXIES (Black holes altering galaxy evolution: how to find them?), efekt ten zaobserwowano szczegółowo. Badacze przyjrzeli się prototypowemu przykładowi galaktyki - galaktyce IC5063 i i znacznym wypływom gazu. Gaz jest przyspieszany przez strumień, wyrzucany przez czarną dziurę, co wywołuje porywy kosmicznego wiatru, rozciągające się na 2200 lat świetlnych, wiejącego z prędkością od 600 do 1200 kilometrów na sekundę względem ruchu galaktyki. Efekt oddziaływania strumienia, będącego radioźródłem w galaktyce IC 5063, był przedmiotem obserwacji w przeszłości. Ta bardzo aktywna galaktyka znajduje się względnie blisko - 160 milionów lat świetlnych od Ziemi. Te dwie cechy sprawiają, że jest idealną kandydatką na potrzeby badań wpływu supermasywnych czarnych dziur na galaktyki. Innym wyróżnikiem galaktyki IC 5063 jest fakt, że strumień emitujący promieniowanie radiowe niemal się pokrywa z dyskiem gazowym w jej centrum. Tworzą go elektrony, ciskane z dala od czarnej dziury po orbitach śrubowych. Elektrony te emitują promieniowanie synchrotronowe, które pobudza i nagrzewa otaczający gaz. Promieniowanie wywołuje łukowatą falę uderzeniową w gazie, który przemieszcza się w dużych, gorących i szybkich porywach wiatru w czterech różnych kierunkach. Temperatura wiatru waha się od 1500 do 2700 Kelvinów i w efekcie podgrzanych jest ponad 2 miliony lat świetlnych do kwadratu. Gwiazdy powstają w miarę zapadania się obłoków wodorowych, gdy masa wodoru pozwala na rozpoczęcie fuzji jądrowej, w której wodór przekształca się w hel i uwalnia energię. Aby obłoki mogły się zapaść, gaz musi się schłodzić i zgęstnieć. Jednak zaobserwowane porywy wiatru ogrzewają i rozpraszają gaz, zakłócając proces gwiazdotwórczy. Zespół BHS SHAPING GALAXIES szukał efektu takiego wiatru w danych dotyczących galaktyk będących radioźródłami, zgromadzonych przez Institut de radioastronomie millimétrique (IRAM) telescope oraz zapisach z obserwacji aktywnych jąder galaktyk pochodzących z teleskopu kosmicznego Herschel. Nawet do 50% udokumentowanych źródeł nosiło sygnaturę wypływów gazowych. Bieżące teorie ewolucji galaktycznej są trudne do przetestowania, gdyż jej proces przebiega niezmiernie powoli. Obserwując emitujące promieniowanie radiowe strumienie, wyrzucane przez czarne dziury, naukowcy znaleźli dowód, że ich obecność oznacza koniec procesu gwiazdotwórczego. Po ich wykształceniu, galaktyki starzeją się bez formacji nowych gwiazd. Nagranie zatytułowane 'Winds in the galaxy IC5063 driven by a black hole jet' (Wiatr w galaktyce IC5063 wytwarzany przez strumień, wyrzucany przez czarną dziurę) jest dostępne na stronie tu.