Ocena wpływu supermasywnej czarnej dziury
Duże galaktyki goszczą w swoich centrach supermasywne czarne dziury. Podczas badań tych obiektów w pobliskich galaktykach naukowcy odkryli, że masy czarnych dziur mogą być powiązane z pewnymi właściwościami tych galaktyk. Ale czy jest to prawdą w przypadku bardziej odległych galaktyk, które widzimy takimi, jakimi były, gdy Wszechświat był młodszy?
Wizja artystyczna odległego kwazara otoczonego przez wirujący, przegrzany dysk akrecyjny. Źródło: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva
Powiązanie czarnych dziur z galaktykami
Zaobserwowana zależność pomiędzy masą czarnej dziury a właściwościami galaktyki-gospodarza jest nie do pogardzenia! Sugeruje ona szczególny proces ewolucji zarówno galaktyki, jak i jej czarnej dziury, co może powiedzieć nam o tym, jak galaktyki w ogóle powstały.
Godne uwagi właściwości galaktyk, które wydają się być powiązane z masą czarnej dziury to rozproszenie prędkości gwiazd – sposób, w jaki gwiazdy poruszają się po galaktyce – oraz masa zgrubienia centralnego, czyli masa gwiazd gęsto skupionych w pobliżu centrum galaktyki. Obie te właściwości dotyczą gwiazd, a najbardziej znaczącym sposobem, w jaki centralna czarna dziura może wpływać na powstawanie gwiazd w swojej galaktyce jest to, że jest ona aktywnym jądrem galaktycznym (AGN), które pochłania pobliską materię i wyrzuca w przestrzeń kosmiczną duże ilości energii. Gdy czarna dziura znajduje się w tej gwałtownej fazie, może wypchnąć materię gwiazdotwórczą poza galaktykę i spowolnić ogólny proces formowania się gwiazd. Ale kiedy i jak długo AGN-y wpływają w ten sposób na swoje galaktyki?
Odpowiedź leży w spojrzeniu na odległe galaktyki, które widzimy takimi, jakimi były, gdy Wszechświat był młodszy. Aktywne galaktyki nie wydają się być zbyt liczne w czasach, gdy Wszechświat miał 2 miliardy lat, więc naukowcy muszą spojrzeć jeszcze dalej wstecz. W najnowszych badaniach prowadzonych przez Takuma Izumi (National Astronomical Observatory of Japan/The Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI, Japonia) studiowane są galaktyki z czasów, gdy Wszechświat miał mniej niż milion lat i sprawdzane jest, czy związek pomiędzy masą czarnej dziury a właściwościami galaktyki gospodarza nadal istnieje.
Informacje z podczerwieni
W galaktyce, o której mowa, znajduje się kwazar J1243+0100, który został zidentyfikowany przez Teleskop Subaru. Kwazary są najbardziej aktywnym rodzajem AGN, ale J1243+0100 jest jednym z najmniej energetycznych odległych kwazarów, jakie kiedykolwiek zaobserwowano. Oznacza to, że mógł on już osiągnąć stan, który powoduje obserwowaną zależność pomiędzy masą czarnej dziury a właściwościami galaktyki.
J1243+0100 został odkryty podczas obserwacji optycznych, więc aby dowiedzieć się więcej o nim Izumi i jego współpracownicy wykorzystali obserwacje w dalekiej podczerwieni wykonane przez Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Obserwacje były czułe na szerokie promieniowanie podczerwone pochodzące od J1243+0100 i jego galaktyki-gospodarza, jak również na szczególną cechę widmową zwaną [CII], która jest związana z węglem. Szerokie promieniowanie podczerwone oraz [CII] mogą nam powiedzieć o ruchach wewnętrznych galaktyki gospodarza J1243+0100 oraz o tym, jak szybko powstają gwiazdy.
Izumi i współpracownicy odkryli, że galaktyka-gospodarz J1243+0100 ma prawdopodobnie zwarte zgrubienie centralne, co umieszcza ją w oczekiwanej relacji do masy czarnej dziury. Tempo powstawania gwiazd sugeruje, że galaktyka może się starzeć do stanu, w którym obserwujemy starsze, bardziej rozwinięte galaktyki. Izumi i jego współpracownicy znaleźli również oznaki masywnego wpływu materii zasilanej przez J1243+0100, który może hamować rozległe formowanie się gwiazd.
Wniosek jest taki, że pomiędzy masą centralnej czarnej dziury a właściwościami galaktyk powstał prawdopodobnie bardzo wcześnie we Wszechświecie. Oczywiście w tym badaniu uwzględniono tylko jeden obiekt, ale ALMA będzie prowadzić obserwacje w przyszłości.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
