Ostatni duży posiłek naszej czarnej dziury

Dla czarnej dziury w centrum Galaktyki była to długa przerwa między kolacjami. Kosmiczny Teleskop Hubble’a (HST) odkrył, że czarna dziura żywiła się ostatni raz 6 miliardów lat temu, kiedy to pochłonęła duże skupisko opadającego gazu. Po tym posiłku przepełniona czarna dziur wypluła z siebie kolosalne pęcherzyki gazu, których masa ma równowartość milionów słońc. Bąble falują obecnie powyżej i poniżej centrum Drogi Mlecznej.

Ogromne struktury, zwane Bąblami Fermiego, zostały odkryte w 2010 roku przez Fermi Gamma-ray Space Telescope. Jednak ostatnie obserwacje Hubble’a północnego bąbla pozwoliły astronomom ustalić bardziej dokładny ich wiek oraz to, skąd się wzięły.

“Po raz pierwszy prześledziliśmy ruch chłodnego gazu w całym bąblu, co pozwoliło nam stworzyć mapę prędkości gazu oraz obliczyć, kiedy bąble te się tworzą. Odkryliśmy, że jakieś bardzo silne, energetyczne zdarzenie miało miejsce 6-9 milionów lat temu. Mógł to być gaz płynący do czarnej dziury, który wystrzelał strumienie materii tworząc bliźniacze płaty gorącego gazu widzianego podczas obserwacji w promieniach X i gamma. Od tamtej pory czarna dziura otrzymała w zasadzie tylko jedną przekąskę” - powiedział główny naukowiec Rongmon Bordoloi z Massachusetts Institute of Technology w Cambridge.

Nowe badanie jest kontynuacją poprzednich obserwacji Hubble’a, z których wynikało, że wiek pęcherzyków wynosi 2 miliardy lat.

Czarna dziura to gęsty, zwarty obszar przestrzeni z polem grawitacyjnym tak silnym, że ani materia ani światło nie mogą z niego uciec. Supermasywna czarna dziura w centrum Galaktyki ma na małym obszarze skompresowaną masę 4,5 miliona gwiazd podobnych do Słońca.

Materia, która znajdzie się zbyt blisko czarnej dziury zostaje złowiona przez jej potężną grawitację i wiruje wokół zwartej potęgi, aż w końcu opada do niej. Część materii jednak zostaje tak podgrzana, że wymyka się wzdłuż osi obrotu czarnej dziury tworząc wyciek, który rozciąga się powyżej i poniżej płaszczyzny galaktyki.

Wnioski zespołu opierają się na obserwacjach przy użyciu Kosmicznego Spektrografu Pochodzenia (Cosmic Origins Spectrograph - COS) teleskopu Hubble’a, który analizował ultrafioletowe światło z 47 odległych kwazarów.

Światło z kwazarów, które przeszło przez bańki Drogi Mlecznej zawiera informacje na temat prędkości, składu i temperatury gazu wewnątrz rozszerzającego się bąbla.

Z obserwacji COS zmierzono temperaturę gazu w bańce, którą oszacowano na 17.700 stopni. Nawet przy takich temperaturach gaz jest znacznie chłodniejszy, niż większość supergorącego gazu w wycieku, którego temperatura wynosi 18 miliardów stopni, jak na przykład w promieniowaniu gamma. Chłodniejszy gaz widziany przez COS może być gazem międzygwiazdowym z dysku Galaktyki, który został zmieciony i porwany do supergorącego wycieku. COS zidentyfikował również krzem i węgiel jako dwa pierwiastki, które przetoczyły się przez gazowy obłok. Te pospolite pierwiastki znajdują się w większości galaktyk i przedstawiają kopalnię szczątków ewolucji.

Chłodny gaz jest przyspieszany przez bąble do prędkości ponad 3 milionów km/h. Mapując ruch gazu w całej strukturze, astronomowie oceniają, że minimalna masa porywanego chłodnego gazu w obu bąblach odpowiada dwóm milionom Słońc. Brzeg północnego bąbla rozciąga się na 23.000 lat świetlnych ponad Galaktyką.

“Śledziliśmy wypływy z innych galaktyk, ale nigdy nie byliśmy w stanie odwzorować ruchu gazu. Jedynym powodem, dla którego możemy to zrobić obecnie jest fakt, że znajdujemy się wewnątrz Drogi Mlecznej, dzięki czemu możemy nakreślić kinematyczną strukturę odpływu z Galaktyki” - powiedział Bordoloi.

Nowe obserwacje COS zostały oparte na tych z 2015 roku, wykonanych przez ten sam zespół naukowców, w których astronomowie analizowali światło z jednego kwazara przebijające podstawę bąbla.

Dane z Hubble’s otworzyły zupełnie nowe okno na problem Bąbli Fermiego. Wcześniej astronomowie wiedzieli, jak duże one były i ile emitowały promieniowania. Teraz wiedzą także, jak szybko się poruszają, oraz które pierwiastki chemiczne zawierają. Badania HST potwierdzają także niezależną weryfikację bąbli i ich pochodzenia, które były wykryte przez obserwacje rentgenowskie oraz gamma.

Wyniki z Hubble’s ukazały się 10 stycznia 2017 r. w The Astrophysical Journal.

Źródło:
Hubblesite

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Urania - Postępy Astronomii

Popularne posty z tego bloga

Słaby, odległy obiekt odkryty na krańcach Pasa Kuipera

Tajemnica, w jaki sposób czarne dziury łączą się i zderzają, zaczyna się wyjaśniać