Wiatry napędzane przez supermasywne czarne dziury mają bezpośredni wpływ na powstawanie gwiazd
Zespół naukowców wykorzystał dane z teleskopu Kecka, aby zrozumieć wpływ aktywnych jąder galaktyk na powstawanie gwiazd w galaktykach macierzystych.
Wiatry wyrzucane przez supermasywną czarną dziurę wpływają na powstawanie nowych gwiazd w galaktyce Markarian 34.
Źródło: HST/MAST Archive and G. Pérez Díaz.
Jednym z kluczowych pytań, na które astronomowie próbują znaleźć odpowiedź, jest: dlaczego galaktyki wyglądają tak, a nie inaczej? Komputerowe symulacje powstawania i ewolucji galaktyk sugerują, że powinno być o wiele więcej bardzo dużych galaktyk niż obserwujemy w rzeczywistości, zatem czego brakuje w tych symulacjach? Jaki proces zachodzący w galaktykach powstrzymuje powstawanie zbyt wielu gwiazd?
Obecnie wiemy, że wszystkie masywne galaktyki mają w swoim sercu supermasywną czarną dziurę, która jest miliony lub miliardy razy cięższa od naszego Słońca. Gdy ilość gazu z wnętrza galaktyki opadającego na czarną dziurę gwałtownie wzrasta, staje się ona niewiarygodnie gorąca, a do jej wnętrza uwalniane są ogromne ilości energii. Gdy czarna dziura przechodzi przez taką fazę, nazywana jest galaktyką aktywną (AGN) i astronomowie uważają, że to właśnie to zjawisko może być brakującym składnikiem, którego poszukiwali. Część energii uwalnianej przez AGN wypycha gaz z galaktyki, proces ten jest znany jako „wiatry napędzane przez AGN”, co oznacza, że w galaktyce będzie mniej gazu, z którego mogą powstać gwiazdy.
Zespół naukowców stara się uchwycić ten proces w akcji. Wykorzystując spektroskopię integralnego pola (IFS) instrumentu KCWI na teleskopie Kecka na Hawajach, która pozwala astronomom na jednoczesne wykonywanie wielu widm w różnych miejscach w galaktyce, byli w stanie zmapować zarówno wiatry napędzane przez AGN, jak i wiele gwiazd w wewnętrznym regionie dobrze zbadanej aktywnej galaktyki Markarian 34. W ten sposób chcieli zrozumieć, czy wiatry te mają bezpośredni wpływ na powstawanie gwiazd. Wyniki tych badań zostały opublikowane 21 marca 2022 roku w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters w ramach projektu „QSOFEED”, którego celem jest zrozumienie, w jaki sposób supermasywne czarne dziury wpływają na galaktyki, w których się znajdują.
Wyniki badań zespołu pokazują, że AGN i wiatry, które napędzają, mają złożony wpływ na galaktyki macierzyste. Wykazano, że po jednej stronie galaktyki, przed wiatrem i na jego krawędziach powstają nowe gwiazdy. Patricia Bessiere, która kierowała badaniami, wyjaśnia, dlaczego tak się dzieje. Niektóre badania teoretyczne i symulacje komputerowe sugerują, że gdy wiatr napędzany przez AGN przechodzi przez galaktykę, gęstszy, chłodniejszy gaz przed nim i po bokach jest ściskany, co sprawia, że warunki do powstawania gwiazd są bardziej sprzyjające. Oznacza to, że wiatr ten w rzeczywistości inicjuje powstawanie gwiazd, a nie je tłumi.
Stwierdzono natomiast, że po drugiej stronie galaktyki wiatr nie ma wpływu na tempo powstawania gwiazd. Zespół badaczy sugeruje, że może to wynikać z faktu, że wiatr jest tu szybszy i bardziej turbulentny, co oznacza, że warunki do powstawania gwiazd nie są tak samo korzystne. Cristina Ramos Almeida, badaczka z IAC i współautorka badań, wyjaśnia, że to, co tutaj widzimy, może być dowodem na istnienie „zapobiegawczej” informacji zwrotnej, co oznacza, że wiatr zakłóca gaz w galaktyce tak, że nie może on zapaść się w celu utworzenia nowych gwiazd.
Badanie to pokazuje, że związek pomiędzy AGN a ich galaktykami macierzystymi jest złożony i może wpływać na różne regiony w różny sposób. Wyniki tych badań będą ważne dla przyszłego modelowania ewolucji galaktyk i roli, jaką odgrywają AGN – wyjaśnia Patricia Bessiere.
Aby poszerzyć nasze rozumienie tej zależności, zespół planuje teraz rozszerzyć swoje badania o obserwacje większej próbki AGN za pomocą instrumentu MEGARA, zainstalowanego na 10-metrowym Gran Telescopio CANARIAS (GTC). Pozwoli to na uzyskanie danych IFS, które posłużą do scharakteryzowania rozkładu przestrzennego zarówno wiatrów, jak i populacji gwiezdnych. Pomoże to astronomom zrozumieć szczegóły relacji między AGN a formowaniem się gwiazd oraz, co ważne, jak częste są takie interakcje.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
