Przejdź do głównej zawartości

Jak czarne dziury kształtują galaktyki

Dane z obserwatorium rentgenowskiego XMM-Newton ujawniły, w jaki sposób supermasywne czarne dziury kształtują swoje macierzyste galaktyki posiadające silne wiatry, które omiatają materię międzygwiazdową.


W nowym badaniu naukowcy przeanalizowali osiem lat obserwacji czarnej dziury w centrum aktywnej galaktyki znanej jako PG 1114+445, wykonanych przez obserwatorium XMM-Newton, pokazując przy tym, jak skrajnie szybkie wiatry – wypływ gazu emitowanego z dysku akrecyjnego bardzo bliskiego czarnej dziury – oddziałują z materią międzygwiazdową w centralnych częściach galaktyki. Wypływy te zostały wykryte wcześniej, ale nowe badanie po raz pierwszy wyraźnie określa trzy fazy ich interakcji z galaktyką gospodarzem.

„Wiatry te mogą wyjaśnić zaskakujące korelacje, o których naukowcy wiedzą od lat, ale nie potrafili ich wyjaśnić. Widzimy na przykład korelację między masami supermasywnych czarnych dziur a dyspersją prędkości gwiazd w wewnętrznych częściach ich galaktyk-gospodarzy. Ale nie ma sposobu, aby mogło to wynikać z efektu grawitacyjnego czarnej dziury. Nasze badanie po raz pierwszy pokazuje, jak te wiatry z czarnej dziury wpływają na galaktykę na większą skalę, prawdopodobnie dostarczając brakujące połączenie” – powiedział główny autor pracy Robert Serafinelli z National Institute of Astrophysics w Mediolanie, Włochy.

Astronomowie wcześniej wykryli dwa rodzaje odpływów w widmach rentgenowskich emitowanych przez aktywne jądra galaktyczne, zwarte centralne obszary galaktyk, o których wiadomo, że zawierają supermasywne czarne dziury. Tak zwane ultraszybkie odpływy (ultra-fast outflows - UFO), wytworzone z wysoko zjonizowanego gazu, poruszają się z prędkością do 40% prędkości światła i są obserwowane w pobliżu centralnej czarnej dziury.

Wolniejsze odpływy przemieszczają się z dużo mniejszymi prędkościami setek km/s i mają podobne właściwości fizyczne – takie jak gęstość cząsteczek i jonizacja – do otaczającej materii międzygwiazdowej. Te wolniejsze odpływy są częściej wykrywane w większych odległościach od centrów galaktyk.

W nowym badaniu naukowcy opisują trzeci typ odpływu, który łączy cechy dwóch poprzednich: ultraszybkie prędkości i właściwości fizyczne absorbera.

To prawdopodobnie odbywa się w odległości dziesiątek do setek lat świetlnych od czarnej dziury. UFO stopniowo wypychają materię międzygwiezdną z centralnych części galaktyki, oczyszczając ją z gazu i spowalniając narastanie materii wokół supermasywnej czarnej dziury.

Podczas, gdy modele przewidywały wcześniej tego typu interakcje, obecne badanie jest pierwszym, które przedstawia rzeczywiste obserwacje trzech faz.

„W danych z XMM-Newton możemy zobaczyć materię w większych odległościach od centrum galaktyki, która nie została jeszcze zakłócona przez wewnętrzne UFO. Możemy także zobaczyć obłoki bliżej czarnej dziury, w pobliżu jądra galaktyki, gdzie UFO zaczęły wchodzić w interakcje z materią międzygwiazdową” – Francesco Tombesi z Uniwersytetu Rzymskiego.

Ta pierwsza interakcja ma miejsce wiele lat po tym, jak UFO opuściły czarną dziurę. Jednak energia UFO umożliwia stosunkowo małej czarnej dziurze silny wypływ materii daleko poza zasięg jej siły grawitacji.

Zdaniem naukowców supermasywne czarne dziury przenoszą swoją energię do otaczającego środowiska poprzez te odpływy i stopniowo oczyszczają centralne obszary galaktyki z gazu, który mógłby następnie zatrzymać formowanie się gwiazd. W rzeczywistości dzisiejsze galaktyki wytwarzają gwiazdy znacznie rzadziej niż kiedyś we wczesnych stadiach ich ewolucji.

Więcej danych w przyszłości pomoże szczegółowo rozwikłać złożone interakcje między supermasywnymi czarnymi dziurami a ich galaktykami-gospodarzami i wyjaśnić spadek formowania się gwiazd w ciągu miliardów lat, który astronomowie obserwowali.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu.

Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu.
Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach.
Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz.
W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę. Naukowcy uważają, że źró…

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi.

Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego.
„Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy.
Do odkrycia naukowcy wykorzystali dane…

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne.


Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”.
Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przedstawiona przez b…