Jak ewoluują galaktyki? Być może znaleziono brakujące ogniwo

Studentka Uniwersytetu Massachusetts Amherst wniosła znaczącą pracę dotyczącą wzrostu gwiazd i czarnych dziur, zapewniając kluczowe spojrzenie na to, jak są one ze sobą powiązane. Te nowe informacje pozwolą Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba wydajniej rozwikłać, jak dokładnie działają galaktyki.

Galaktyka znana jako NGC 6240 jest osobliwą galaktyką w kształcie motyla lub homara, zawierająca dwie mniejsze łączące się czarne dziury. NGC 6240 jest jedną z galaktyk włączonych do próbki, którą badał zespół.
Źródło: NASA, ESA, the Hubble Heritage-Hubble Collaboration, and A. Evans.

Astronomowie wiedzą, że ewolucja galaktyk jest napędzana przez dwa procesy: wzrost supermasywnej czarnej dziury w centrum każdej galaktyki oraz powstawanie nowych gwiazd. To, jak te procesy są powiązane, pozostaje tajemnicą i jest jednym z pytań, które będzie badał niedawno uruchomiony Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Praca Meredith Stone, która ukończyła program astronomiczny na UMass Amherst w maju 2022 roku, pomoże naukowcom lepiej zrozumieć, jak są one ze sobą powiązane.

Wiemy, że galaktyki rosną, zderzają się i zmieniają przez całe swoje życie – mówi Stone, która ukończyła te badania pod kierunkiem Alexandry Pope, profesor astronomii na Uniwersytecie Massachusetts Amherst i starszego autora nowej pracy opublikowanej w The Astrophysical Journal. I wiemy, że wzrost czarnych dziur i formowanie gwiazd odgrywają kluczowe role. Myślimy, że te dwa zjawiska są ze sobą powiązane i że wzajemnie się regulują, ale do tej pory trudno było zobaczyć, w jaki dokładnie sposób.

Częścią powodu, dla którego trudno było badać interakcje pomiędzy czarnymi dziurami a gwiazdami jest to, że tak naprawdę nie możemy zobaczyć tych oddziaływań, ponieważ odbywają się one za ogromnymi chmurami galaktycznego pyłu. W przypadku galaktyk, które aktywnie tworzą gwiazdy, ponad 90% światła widzialnego może być pochłaniane przez pył – mówi Pope.

Jest jednak pewne obejście: kiedy pył absorbuje światło widzialne, nagrzewa się i choć nieuzbrojone ludzkie oko nie może zobaczyć ciepła, teleskopy na podczerwień mogą. Wykorzystaliśmy Kosmiczny Teleskop Spitzera. mówi Stone. Użyliśmy danych zebranych podczas kampanii Great Observatories All-sky LIRG Survey (GOALS), aby spojrzeć na zakres fal w średniej podczerwieni niektórych najjaśniejszych galaktyk, które znajdują się stosunkowo blisko Ziemi. Stone i jej współpracownicy szukali szczególnych znaczników, które są odciskami palców czarnych dziur i gwiazd w trakcie formowania się.

Trudność polega na tym, że te odciski palców są niezwykle słabe i prawie niemożliwe do odróżnienia od ogólnego szumu widma podczerwieni. To, co zrobiła Meredith to skalibrowała pomiary tych śladów tak, by były bardziej wyraźne – mówi Pope.

Kiedy zespół miał już w ręku te bardziej szczegółowe obserwacje, mógł zauważyć, że w rzeczywistości rozwój czarnych dziur i formowanie się gwiazd zachodzą w tych samych galaktykach jednocześnie i wydają się na siebie wpływać. Stone była nawet w stanie obliczyć stosunek, który opisuje, jak te dwa zjawiska są ze sobą powiązane.

Jest to nie tylko samo w sobie ekscytujące osiągnięcie naukowe, ale praca Stone może zostać wykorzystana przez JWST, z jego bezprecedensowym dostępem do bliskiej podczerwieni, i użyta do dokładniejszego wyzerowania pozostałych pytań. Bo choć Stone i jej współpracownicy określili, w jaki sposób czarne dziury i gwiazdy są powiązane w tej samej galaktyce, to fakt, dlaczego są powiązane, pozostaje tajemnicą.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Czarna dziura wyrzuca gwiezdne szczątki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Astronomowie są świadkami, jak umierająca gwiazda osiąga swój koniec