Przejdź do głównej zawartości

Starzejąc się razem: ostrzejsze spojrzenie na czarne dziury i ich galaktyki macierzyste

Niektóre relacje zapisane są w gwiazdach. Zgodnie z najnowszymi badaniami Yale University zdecydowanie tak jest w przypadku supermasywnych czarnych dziur i ich galaktyk macierzystych.


„Specjalny związek” między supermasywnymi czarnymi dziurami (SMBH) a ich galaktykami macierzystymi – coś, co obserwowali astronomowie i fizycy od dłuższego czasu – można teraz rozumieć jako więź, która rozpoczyna się na wczesnym etapie powstawania galaktyki i ma wpływ na to, jak galaktyka i SMBH w jej centrum rosną z czasem.

Czarna dziura to punkt w przestrzeni, w którym materia została zagęszczona tak mocno, że wytwarza ogromną grawitację. Ta grawitacja jest na tyle silna, że nawet światło nie może uciec przed jej przyciąganiem. Czarne dziury mogą być tak małe jak pojedynczy atom lub tak duże, że mają średnicę miliardów km. Największe nazywają się „supermasywnymi” czarnymi dziurami i mają masy równe milionom a nawet miliardom słońc.

SMBH często znajdują się w jądrach dużych galaktyk, w tym w naszej własnej galaktyce, Drodze Mlecznej. Chociaż teoretycznie przewidywano istnienie SMBH, pierwsze wskazówki obserwacyjne wykryto w latach sześćdziesiątych; na początku tego roku Teleskop Horyzontu Zdarzeń opublikował pierwszą sylwetkę czarnej dziury w galaktyce M87. Astrofizycy kontynuują teoretyzowanie na temat pochodzenia czarnych dziur, ich wzrostu i blasku oraz interakcji z galaktykami macierzystymi w różnych środowiskach astronomicznych.

„Istnieje duża niepewność co do połączenia SMBH-galaktyka, w szczególności czy wzrost SMBH była ściślej powiązana z szybkością formowania się gwiazd lub masą galaktyki gospodarza. Wyniki te stanowią najbardziej dokładny dowód teoretyczny na te pierwsze – tempo wzrostu czarnych dziur wydaje się być ściśle powiązane z szybkością, z jaką tworzą się gwiazdy w galaktyce macierzystej” – powiedziała Priyamvada Natarajan, astrofizyk, starszy badacz nowego badania.

Natarajan wniosła znaczący wkład w nasze rozumienie tworzenia się i rozwoju SMBH w odniesieniu do ich okolic. Jej praca mówi o zasadniczym pytaniu, czy te powiązania są jedynie korelacjami czy oznakami głębszego związku przyczynowego.

Natarajan i jej zespół wykorzystali skomplikowane zestawy symulacji, aby dokonać odkrycia. Symulacja kosmologiczna, zwana Romulus, śledzi ewolucję różnych regionów Wszechświata tuż po Wielkim Wybuchu do dnia dzisiejszego i obejmuje tysiące symulowanych galaktyk, które znajdują się w różnych środowiskach kosmicznych.

Symulacje Remulus oferują najwyższej rozdzielczości migawkę wzrostu czarnej dziury, zapewniając w pełni wyłaniający się i ostrzejszy obraz wzrostu czarnej dziury w szerokim zakresie galaktyk macierzystych, od najbardziej masywnych galaktyk zlokalizowanych w centrum gromad galaktyk do znacznie bardziej powszechnych galaktyk karłowatych.

Angelo Ricarte, były doktorant Natarajan zauważył, że jednym z bardziej intrygujących wyników badań jest sposób, w jaki największe czarne dziury we Wszechświecie oddziałują z galaktykami macierzystymi w czasie. Naukowcy odkryli, że SMBH i galaktyki macierzyste rosną w tandemie i że związek jest „samokorygujący”, niezależnie od środowiska, w którym żyją.

„Jeżeli SMBH zaczyna rosnąć zbyt szybko i staje się zbyt duża dla swojej macierzystej galaktyki, procesy fizyczne zapewniają spowolnienie wzrostu w stosunku do galaktyki. Z drugiej strony, jeżeli masa SMBH jest zbyt mała dla galaktyki, tempo wzrostu SMBH zwiększa się w stosunku do wielkości galaktyki, aby to zrekompensować” – wyjaśnił Michael Tremmel z Yale.

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…