Jak zachowują się supermasywne czarne dziury w czasie fuzji galaktyk?
Naukowcy obserwując pobliskie fuzje galaktyk, lepiej zrozumieli, jak zachowują się supermasywne czarne dziury w nich obecne w ich centrach. Odkryli, że te niezwykłe obiekty nie zawsze „pochłaniają” wszystko co się do nich zbliży.
.Czarne dziury są znane z tego, że „pochłaniają” wszystko, co znajdzie się w ich pobliżu, ale w ramach nowego badania, astronomowie z University of Virgini, pod kierownictwem Makoto A. Johnstone’a, wykorzystali Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) do zbadania siedmiu pobliskich zderzeń galaktyk, w których znajdowały się supermasywne czarne dziury oddalone od siebie o zaledwie kilka tysięcy lat świetlnych i odkryli, że nawet te niezwykłe obiekty mogą być „wybredne”, co może znacząco wpływać na ich wzrost. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „The Astrophysical Journal”.
Jak opisują naukowcy, kiedy dwie masywne bogate w gaz galaktyki łączą się, grawitacja kieruje ogromne ilości zimnego gazu molekularnego w kierunku centrów obu układów, gdzie znajdują się supermasywne czarne dziury. Te krótkie, burzliwe fazy mogą rozjaśnić jedną lub obie czarne dziury, przez co mogą stać się aktywnymi jądrami galaktyk (active galactic nuclei – AGN) – jednymi z najbardziej energetycznych obiektów we Wszechświecie. Jednak, dotychczasowe obserwacje wskazały, że nie wszystkie łączące się galaktyki zawierały dwie aktywnie „pochłaniające” czarne dziury, niektóre posiadały tylko jedną, podczas gdy w innych obiekty te wydawały się bardzo spokojne.
W czasie obserwacji badacze odkryli gęstą, chaotyczną warstwę chmur gazu wokół wielu czarnych dziur (zwłaszcza tych bardziej masywnych), co oznacza, że fuzje galaktyk dostarczają duże ilości „pożywienia” niezbędnego do ich wzrostu. Jednak astronomowie odkryli, że jasność czarnych dziur (miara tego jak szybko pochłaniają materię) nie wzrasta wraz z ilością dostępnego gazu. Nawet przy dużej ilości „pożywienia” w pobliżu większość supermasywnych czarnych dziur raczej pobiera jego małe ilości, a nie wszystko co je otacza. Sugeruje, że wzrost tych obiektów podczas fuzji ich galaktyk macierzystych może nie być szybki, nawet jeśli otacza je większa ilości materii.
„Obserwowany niski wzrost supermasywnych czarnych dziur, nawet przy obecności większej ilości gazu molekularnego, rodzi pytania dotyczące warunków fizycznych niezbędnych do wywołania epizodów przyspieszonego wzrostu. Oprócz występowania w ekstremalnych, zapylonych środowiskach, aktywność AGN jest prawdopodobnie bardzo zmienna i epizodyczna, co wyjaśnia, dlaczego tak trudno jest wykryć dwie jednocześnie aktywne czarne dziury w procesie łączenia się” – mówi Makoto A. Johnstone z University of Virgini.
Astronomowie porównali układy, w których obie czarne dziury były aktywne (podwójne AGN), z połączeniami, w których tylko jedna wykazywała wyraźną aktywność (pojedyncze AGN). W niektórych przypadkach z pojedynczym aktywnym jądrem galaktyk, czarna dziura „bez apetytu” wydawała się aktywnie pochłaniać zimny gaz, ale w innych pomimo tego, że była otoczona dużą ilością materii, czarna dziura odmawiała „jedzenia”, prawdopodobnie dlatego, że była obserwowana pomiędzy epizodami aktywności.
„Te wyjątkowe obserwacje ALMA pokazują, w jaki sposób czarne dziury są zasilane podczas fuzji galaktyk, wydarzenia, które, jak podejrzewamy, ma kluczowe znaczenie dla lepszego poznania związku między wzrostem czarnych dziur a ewolucją galaktyk. Dopiero teraz, dzięki wyjątkowym i rewolucyjnym możliwościom instrumentów obserwacyjnych, jest możliwe” – mówi Ezequiel Treister z University of Virgini.
.Naukowcy odkryli również, że wiele aktywnych czarnych dziur znajduje się nieco poza środkiem głównych wirujących dysków gazowych, co może świadczyć o gwałtownych zmaganiach grawitacyjnych, które przemieszczają te obiekty podczas zderzeń galaktyk. Badanie to sugeruje, że wzrost czarnych dziur w czasie fuzji ich galaktyk macierzystych nie jest tylko uzależniony od ilości materiału, który je otacza, ale również od ich aktywności i innych czynników środowiskowych.
Oprac. EG
