W latach 60. XX wieku naukowcy odkryli ogromne źródło radiowe (znane jako Strzelec A *) w centrum Drogi Mlecznej, które później okazało się supermasywnymi czarnymi dziurami (SMBH). Od tego czasu dowiedzieli się, że te SMBH znajdują się w centrum większości masywnych galaktyk. Obecność tych czarnych dziur pozwala także na to, aby centra tych galaktyk miały wyższą niż normalnie jasność - aka. Aktywne jądra galaktyczne (AGN).
W ciągu ostatnich kilku lat astronomowie zaobserwowali również szybki odpływ molekularny emanujący z AGN, co spowodowało, że byli zaskoczeni. Po pierwsze, tajemnicą było, w jaki sposób każda cząsteczka mogła przetrwać ciepło i energię odpływu czarnej dziury. Ale według nowego badania przeprowadzonego przez naukowców z Northwestern University, te cząsteczki faktycznie narodziły się w obrębie samych wiatrów. Teoria ta może pomóc wyjaśnić, w jaki sposób gwiazdy powstają w ekstremalnych warunkach.
Badanie pojawiło się niedawno w Miesięczne zawiadomienia Royal Astronomical Society pod tytułem „Geneza szybkich odpływów molekularnych w kwazarach: tworzenie cząsteczek w wiatrach galaktycznych napędzanych AGN”. Badanie zostało przeprowadzone przez Alexander J Richings i profesor nadzwyczajny Claude-André Faucher-Giguère z Centrum Interdyscyplinarnych Badań i Eksploracji Astrofizyki Uniwersytetu Północno-Zachodniego (CIERA).
Na potrzeby swoich badań Richings opracował pierwszy w historii kod komputerowy zdolny do modelowania szczegółowych procesów chemicznych w gazie międzygwiezdnym, które są przyspieszane przez rosnące promieniowanie SMBH. Tymczasem Claude-André Faucher-Giguère wniósł swój wkład w swoją ekspertyzę, spędzając karierę studiując powstawanie i ewolucję galaktyk. Jak wyjaśnił Richings w komunikacie prasowym Northwestern:
„Kiedy wiatr z czarnej dziury porywa gaz ze swojej galaktyki, gaz jest podgrzewany do wysokich temperatur, które niszczą wszelkie istniejące cząsteczki. Dzięki modelowaniu chemii molekularnej w komputerowych symulacjach wiatrów czarnych dziur odkryliśmy, że ten zmieciony gaz może następnie ochłodzić się i utworzyć nowe cząsteczki. ”
Istnienie odpływów energii z SMBH po raz pierwszy potwierdzono w 2015 r., Kiedy naukowcy wykorzystali ESA Obserwatorium kosmiczne Herschela oraz dane z Japonii / USA Satelita Suzaku obserwować AGN galaktyki znanej jako IRAS F11119 + 3257. Ustalili, że takie odpływy są odpowiedzialne za osuszanie galaktyk z ich gazu międzygwiezdnego, co ma zatrzymujący wpływ na powstawanie nowych gwiazd i może prowadzić do „czerwonych i martwych” galaktyk eliptycznych.
Następnie w 2017 r. Przeprowadzono obserwacje, które wykazały, że w tych odpływach powstały szybko poruszające się nowe gwiazdy, co astronomowie wcześniej uważali za niemożliwy ze względu na występujące w nich ekstremalne warunki. Przez teorię, że cząstki te są w rzeczywistości produktem wiatrów czarnych dziur, Richingsa i Faucher-Giguère udało się odnieść do pytań poruszonych w poprzednich obserwacjach.
Zasadniczo ich teoria pomaga wyjaśnić przewidywania poczynione w przeszłości, które na pierwszy rzut oka wydawały się sprzeczne. Z jednej strony podtrzymuje prognozę, że wiatry czarnej dziury niszczą cząsteczki, z którymi się zderzają. Jednak przewiduje również, że w tych wiatrach powstają nowe cząsteczki - w tym wodór, tlenek węgla i woda - które mogą rodzić nowe gwiazdy. Jak wyjaśnił Faucher-Giguère:
„Po raz pierwszy proces tworzenia cząsteczek został szczegółowo symulowany i naszym zdaniem jest to bardzo przekonujące wytłumaczenie dla obserwacji, że cząsteczki są wszechobecne w supermasywnych wiatrach z czarną dziurą, co było jednym z głównych wybitnych problemy w terenie ”.
Richings i Faucher-Giguère czekają na dzień, kiedy ich teorię potwierdzą misje nowej generacji. Przewidują, że nowe cząsteczki utworzone przez odpływy czarnych dziur będą jaśniejsze na długości fali w podczerwieni niż wcześniej istniejące cząsteczki. Więc kiedy Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zabierze się w kosmos wiosną 2019 r., będzie w stanie szczegółowo odwzorować te odpływy za pomocą zaawansowanych instrumentów IR.
Jedną z najbardziej ekscytujących rzeczy w obecnej erze astronomii jest sposób, w jaki nowe odkrycia rzucają światło na dziesięciolecia tajemnic. Ale kiedy te odkrycia prowadzą do teorii, które oferują symetrię z tym, co kiedyś uważano za niepoprawne dowody, wtedy sytuacja staje się szczególnie ekscytująca. Zasadniczo informuje nas, że zbliżamy się do lepszego zrozumienia naszego Wszechświata!
