Supermasywne czarne dziury w rdzeniach najbardziej masywnych galaktyk sieją spustoszenie w ich bezpośrednim otoczeniu. Podczas swoich najbardziej aktywnych faz - kiedy zapalają się jak świecące kwazary - uruchamiają niezwykle silny i szybki przepływ gazu.
Odpływy te mogą zamiatać i podgrzewać materiał, odgrywając kluczową rolę w tworzeniu i ewolucji masywnych galaktyk. Astronomowie nie tylko obserwowali je w widzialnym Wszechświecie, ale także odgrywają kluczową rolę w modelach teoretycznych.
Ale fizyczna natura samych odpływów była od dawna tajemnicą. Jaki mechanizm fizyczny powoduje, że gaz osiąga tak duże prędkości, aw niektórych przypadkach zostaje wydalony z galaktyki?
Nowe badanie dostarcza pierwszych bezpośrednich dowodów, że te odpływy są przyspieszane przez dżety energetyczne wytwarzane przez supermasywną czarną dziurę.
Korzystając z bardzo dużego teleskopu w Chile, zespół astronomów pod przewodnictwem Clive'a Tadhuntera z Sheffield University zaobserwował pobliską aktywną galaktykę IC 5063. W miejscach galaktyki, w których jej dżety uderzają w regiony gęstego gazu, gaz porusza się z niezwykłą prędkością ponad 600 000 mil na godzinę.
„Duża część gazu wypływającego ma postać wodoru cząsteczkowego, który jest kruchy w tym sensie, że jest niszczony przy stosunkowo niskich energiach”, powiedział Tadhunter w komunikacie prasowym. „Uważam za nadzwyczajne, że gaz molekularny może przetrwać przyspieszany przez strumienie wysokoenergetycznych cząstek poruszających się z prędkością bliską prędkości światła.
Gdy dżety przemieszczają się przez materię galaktyczną, zakłócają otaczający gaz i wytwarzają fale uderzeniowe. Te fale uderzeniowe nie tylko przyspieszają gaz, ale także go podgrzewają. Zespół ocenia, że fale uderzeniowe podgrzewają gaz do temperatur wystarczająco wysokich, aby jonizować gaz i dysocjować cząsteczki. Wodór cząsteczkowy powstaje tylko w znacznie chłodniejszym gazie po szoku.
„Podejrzewaliśmy, że cząsteczki musiały być zdolne do reformy po tym, jak gaz został całkowicie zdenerwowany przez interakcję z szybkim strumieniem plazmy”, powiedziała Raffaella Morganti z Kapteyn Institute Groningen University. „Nasze bezpośrednie obserwacje tego zjawiska potwierdziły, że taka ekstremalna sytuacja może rzeczywiście wystąpić. Teraz musimy popracować nad opisaniem dokładnej fizyki interakcji. ”
W przestrzeni międzygwiezdnej na powierzchni ziaren pyłu tworzy się cząsteczkowy wodór. Ale w tym scenariuszu pył prawdopodobnie zostanie zniszczony w intensywnych falach uderzeniowych. Chociaż możliwe jest tworzenie wodoru molekularnego bez pomocy ziaren pyłu (jak widać we wczesnym Wszechświecie), dokładny mechanizm w tym przypadku jest nadal nieznany.
Badania pomagają odpowiedzieć na dawno postawione pytanie - dostarczając pierwszych bezpośrednich dowodów, że dżety przyspieszają odpływy molekularne obserwowane w aktywnych galaktykach - i zadają nowe.
Wyniki zostały opublikowane w Nature i są dostępne online.
