Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak by to było obserwować, co dzieje się z galaktyką w pobliżu czarnej dziury? Dla wszystkich, którzy pamiętają ten cudowny film Disneya, byłoby to niezwykłe - jeśli nie hipnotyczne - doświadczenie. Teraz, dzięki potężnym narzędziom obserwacyjnym dużej milimetrowej / submilimetrowej matrycy Atacama (ALMA), dwa międzynarodowe zespoły astronomiczne miały okazję zbadać strumienie czarnych dziur w pobliżu ich galaktycznych rdzeni i zobaczyć, jak wpływają na swoje sąsiedztwo. Naukowcy uchwycili najlepszy do tej pory widok molekularnej chmury gazu otaczającej pobliską, cichą czarną dziurę i zostali obdarowani niespodziewanym spojrzeniem na podstawę masywnego strumienia w pobliżu odległego.
To nie są lekkie. Czarne dziury, które badają astronomowie, ważą kilka miliardów mas Słońca i sprawiają, że ich domy znajdują się w centrum prawie wszystkich galaktyk we Wszechświecie - w tym Drogi Mlecznej. Dawno, dawno temu te enigmatyczne zjawiska galaktyczne były ruchliwymi stworzeniami. Pochłonęły ogromne ilości materii z otoczenia, świecąc jak jasne latarnie. Te wczesne czarne dziury pchają niewielkie ilości materii, którą wzięli przez bardzo silne dżety, ale ich obecne odpowiedniki nie są tak aktywne. Chociaż rzeczy mogły się nieco zmienić z czasem, korelacja dżetów czarnej dziury i ich otoczenia nadal odgrywa kluczową rolę w ewolucji galaktyk. W najnowszych badaniach, opublikowanych dzisiaj w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics, astronomowie wykorzystali ALMA do badania dżetów czarnej dziury w bardzo różnych skalach: pobliskiej i stosunkowo cichej czarnej dziury w galaktyce NGC 1433 oraz bardzo odległym i aktywnym obiekcie o nazwie PKS 1830-211.
„ALMA ujawniła zaskakującą strukturę spiralną w gazie molekularnym blisko centrum NGC 1433”, mówi Françoise Combes (Observatoire de Paris, Francja), który jest głównym autorem pierwszego artykułu. „To wyjaśnia, w jaki sposób materiał wpływa do czarnej dziury. Dzięki nowym, ostrym obserwacjom ALMA odkryliśmy strumień materiału odpływającego z czarnej dziury, rozciągający się tylko na 150 lat świetlnych. Jest to najmniejszy taki odpływ molekularny, jaki kiedykolwiek zaobserwowano w galaktyce zewnętrznej. ”
Potrzebujesz informacji zwrotnej? Właśnie tak nazywa się ten proces. „Sprzężenie zwrotne” może oświecić nas do związku między masą czarnej dziury a masą otaczającego wybrzuszenia galaktycznego. Czarna dziura zużywa gaz i staje się aktywna, ale następnie wytwarza strumienie, które oczyszczają gaz z jego bliskości. Zatrzymuje to formowanie się gwiazd i kontroluje wzrost centralnego wybrzuszenia. W PKS 1830-211 Ivan Marti-Vidal (Politechnika Chalmers, Obserwatorium Kosmiczne Onsala, Onsala, Szwecja) i jego zespół byli świadkami supermasywnej czarnej dziury z odrzutowcem, „ale o wiele jaśniejszej i bardziej aktywnej we wczesnym wszechświecie. Jest to niezwykłe, ponieważ jego jasne światło przepływa przez masywną galaktykę w drodze na Ziemię i jest podzielone na dwa obrazy za pomocą soczewkowania grawitacyjnego. ”
Czy supermasywne czarne dziury są nieuporządkowane? Ty stawiasz Zdarzały się sytuacje, gdy supermasywna czarna dziura nieoczekiwanie zużyła oszałamiającą ilość masy, która z kolei turbodoładowuje moc dżetów i oświetla moc promieniowania do szczytu mocy wyjściowej energii. Energia ta jest emitowana jako promienie gamma, najkrótsza długość fali i najwyższa energetyczna forma promieniowania elektromagnetycznego. A teraz ALMA przez przypadek uchwycił jedno z tych zdarzeń, tak jak miało to miejsce w PKS 1830-211.
„Obserwacja przez ALMA tego przypadku niestrawności czarnej dziury była całkowicie niejednoznaczna. Obserwowaliśmy PKS 1830-211 w innym celu, a następnie zauważyliśmy subtelne zmiany koloru i intensywności wśród zdjęć soczewki grawitacyjnej. Bardzo uważne spojrzenie na to nieoczekiwane zachowanie doprowadziło nas do wniosku, że obserwowaliśmy, po prostu bardzo szczęśliwy przypadek, w momencie, gdy świeża nowa materia dostała się do podstawy odrzutowej czarnej dziury ”, mówi Sebastien Muller, współpracownik - autor drugiego artykułu.
Podobnie jak w przypadku wszystkich obserwacji astronomicznych, kluczem do odkrycia jest potwierdzenie. Czy wyniki ALMA pojawiły się podczas innych obserwacji teleskopowych? Odpowiedź brzmi tak. Dzięki monitorowaniu obserwacji za pomocą kosmicznego teleskopu gamma-ray Fermi NASA uzyskano wyraźną sygnaturę promieniowania gamma dokładnie tam, gdzie powinna być. Cokolwiek było odpowiedzialne za skalowanie promieniowania na długich długościach fal ALMA, było również odpowiedzialne za imponujące odbicie światła odrzutowego czarnej dziury.
„Po raz pierwszy tak wyraźne połączenie między promieniami gamma a submilimetrowymi falami radiowymi zostało ustalone jako pochodzące z prawdziwej bazy odrzutowca czarnej dziury” - dodaje Sebastien Muller.
To jednak nie koniec historii. To dopiero początek. ALMA będzie nadal badać tajemnicze działanie supermasywnych dżetów czarnej dziury - zarówno blisko, jak i daleko. Combes i jej zespół badawczy obserwują już blisko aktywne galaktyki z ALMA, a nawet unikalny obiekt skatalogowany jako PKS 1830-211. Badania będą kontynuowane, a wraz z nimi możemy pewnego dnia uzyskać odpowiedzi na wiele pytań.
„Wciąż pozostaje wiele do nauczenia się, w jaki sposób czarne dziury mogą tworzyć te ogromne energetyczne strumienie materii i promieniowania”, podsumowuje Ivan Marti-Vidal. „Ale nowe wyniki, uzyskane jeszcze przed ukończeniem ALMA, pokazują, że jest to wyjątkowo potężne narzędzie do sondowania tych dżetów - a odkrycia dopiero się zaczynają!”
Źródło oryginalnej historii: ESO News Release.
