Jeszcze bardziej zawiła zagadka galaktyk i ich centralnych czarnych dziur

Radioteleskopy ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) obserwowały galaktykę aktywną z silnym wypływem zjonizowanego strumienia gazu z centrum. Wynik uzyskany przez naukowców stawia jeszcze więcej pytań o naturę tych obiektów: wykryto jednoznacznie dużą ilość tlenku węgla (CO) związanego z galaktycznym dyskiem. Okazuje się jednak, że ten osadzony w dysku gaz nie podlega wpływom ze strony znacznego wypływu zjonizowanego gazu z AGN-u.

Zgodnie z popularnym scenariuszem wyjaśniającym powstawanie i ewolucję galaktyk i supermasywnych czarnych dziur promieniowanie z okolicy centralnego AGN-u zawierającego czarną dziurę może znacząco wpływać na gaz cząsteczkowy (taki jak CO) i tempo aktywności gwiazdotwórczej w samej galaktyce. Nowe wyniki uzyskane z udziałem sieci ALMA świadczą jednak o czymś zupełnie przeciwnym. Okazało się, że wypływ zjonizowanego gazu napędzany przez centralną czarną dziurę nie musi wcale wpływać na samą galaktykę i powstwanie w niej nowych gwiazd. Co to właściwie oznacza? Problem wzajemnych relacji pomiędzy ewolucją galaktyk i supermasywnych czarnych dziur staje się jeszcze bardziej zagadkowy.

Od dawna już kwesti formowania się i ewolucji galaktyk na przestrzeni miliardów lat istnienia Wszechświata jest jednym z najważniejszych problemów do wyjaśnienia w astrofizyce. Wiemy na przykład, że niemal wszystkie masywne galaktyki mają w swych centrach supermasywną czarną dziurę, ale nie wiemy dokładnie, skąd bierze się tak ścisła zależność pomiędzy masami tych dwóch różnych obiektów kosmicznych. Obserwowana korelacja sugeruje, że czarne dziury i ich macierzyste galaktyki w jakiś sposób ewoluowały razem, silnie na siebie wpływając. Ale w jaki sposób, i dlaczego właściwie tak jest?

Wypływ gazu napędzany przez supermasywne czarne dziury leżące w centrach galaktyk stał się ostatnio przedmiotem szczególnej uwagi, ponieważ może on odgrywać kluczową rolę we wspólnej ewolucji galaktyk i czarnych dziur. Powszechnie akceptowany model opisywał to zjawisko w kategoriach silnego promieniowania emitowanego z centrum galaktyki, którym czarna dziura jonizuje otaczający ją gaz - wpływając też na gaz cząsteczkowy, z jakiego w obrębie dysku galaktyki powstają nowe gwiazdy. Intensywne promieniowanie aktywuje wówczas lub tłumi tworzenie się gwiazd. Jednak nieznana jest dotychczas konkretna zależność pomiędzy aktywnością masywnych czarnych dziur a tempem formowania się gwiazd w galaktykach.

W przypadku obiektu WISE1029 + 0501 (WISE1029) astronomowie mają do czynienia z wyjątkowo silnym wypływem gazu zjonizowanego przez intensywne promieniowanie z okolic czarnej dziury. WISE1029 to dość skrajny taki przypadek, naukowcy sprawdzili więc dokładniej, co dzieje się z obecnym w tej galaktyce gazem molekularnym.

Na obrazku: schemat zjawiska wypływu zjonizowanego gazu (kolor zielony) napędzanego przez centralną czarną dziurę. Nie ma on znacznego wpływu na tempo formowania się gwiazd w jej galaktyce macierzystej. Może mieć to miejsce wtedy, gdy wypływ gazu zachodzi prostopadle do rozkładu  gazu cząsteczkowego. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Obserwacje siecią ALMA wykazały, że molekularny tlenek węgla i chłodny pył obecny w WISE1029 nie wykazują znacznego wypływu z galaktyki. Ponadto aktywność gwiazdotwórcza nie jest tam ani wzmożona, ani też tłumiona. Wiele wskazuje zatem na to, że silny wypływ zjonizowanego gazu z czarnej dziury w WISE1029 nie wpływa znacząco na otaczający ją gaz cząsteczkowy i na powstawanie nowych gwiazd.

Wynik ten sprawia jednak, że problem wspólnej ewolucji galaktyk i supermasywnych czarnych dziur jest jeszcze bardziej złożony niż kiedykolwiek przedtem. Teraz autorzy odkrycia chcą (nadal z pomocą anten ALMA) przyjrzeć się większej liczbie tego rodzaju galaktyk, aby móc przeprowadzić badania statystyczne dla omawianej zależności.

 

Czytaj więcej:

 

Źrodło: almaobservatory.org

Zdjęcie: obiekt WISE1029. Lewy i prawy panel pokazują obraz optyczny z przeglądu SDSS (Sloan Digital Sky Survey) oraz zdjęcie w podczerwieni z przeglądu WISE. Rozmiar zdjęć to 30 kwadratowych sekund łuku. Widać, że obiekt jest słaby w świetle widzialnym, a przy tym bardzo jasny właśnie w podczerwieni. Źródło: Sloan Digital Sky Survey/NASA/JPL-Caltech