Przez dziesięciolecia astrofizycy zastanawiali się nad związkiem między supermasywnymi czarnymi dziurami (SMBH) a ich odpowiednimi galaktykami. Od lat 70. XX wieku wiadomo, że większość masywnych galaktyk ma w centrum SMBH, i że są one otoczone wirującymi torami gazu i pyłu. Obecność tych czarnych dziur i tori powoduje, że ogromne galaktyki mają aktywne jądro galaktyczne (AGN).
Jednak ostatnie badanie przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców ujawniło zaskakujący wniosek podczas badania tego związku. Wykorzystując Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) do obserwowania aktywnej galaktyki z silnym odpływem zjonizowanego gazu z centrum galaktyki, zespół uzyskał wyniki, które mogą wskazywać, że nie ma związku między SMBH a galaktyką gospodarza.
Badanie, zatytułowane „Brak oznak silnego odpływu gazu cząsteczkowego w jasnej podczerwieni, zaciemnionej pyłu galaktyce z silnym odpływem gazu jonizowanego”, niedawno pojawiło się w Astrophysical Journal. Badanie było prowadzone przez Yoshiki Toba z Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics na Tajwanie i obejmowało członków z Ehime University, Kogakuin University oraz National Astronomical Observatory of Japan, The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI) i Johns Hopkins University .
Pytanie, w jaki sposób SMBH wpłynęły na ewolucję galaktyki, pozostaje jednym z największych nierozwiązanych pytań we współczesnej astronomii. Wśród astrofizyków przesądza się, że SMBH mają znaczący wpływ na tworzenie i ewolucję galaktyk. Zgodnie z tym przyjętym pojęciem, SMBH znacząco wpływają na gaz cząsteczkowy w galaktykach, co ma głęboki wpływ na powstawanie gwiazd.
Zasadniczo teoria ta głosi, że większe galaktyki gromadzą więcej gazu, w wyniku czego powstaje więcej gwiazd i masywniejsza centralna czarna dziura. Jednocześnie istnieje mechanizm sprzężenia zwrotnego, w którym rosnące czarne dziury gromadzą na sobie więcej materii. Powoduje to, że wysyłają oni ogromną ilość energii w postaci promieniowania i strumieni cząstek, które, jak się uważa, ograniczają powstawanie gwiazd w ich pobliżu.
Jednak obserwując galaktykę zaciemnioną w świetle podczerwonym (IR) i pyłu (DOG) - WISE1029 + 0501 - Yoshiki i jego koledzy uzyskali wyniki, które są sprzeczne z tym pojęciem. Po przeprowadzeniu szczegółowej analizy przy użyciu ALMA zespół stwierdził, że nie było żadnych oznak znacznego wypływu gazu cząsteczkowego z WISE1029 + 0501. Odkryli również, że aktywność gwiazdotwórcza w galaktyce nie była ani bardziej intensywna, ani stłumiona.
Wskazuje to, że silny wypływ zjonizowanego gazu pochodzący z SMBH w WISE1029 + 0501 nie wpływał znacząco na otaczający gaz molekularny lub tworzenie gwiazd. Jak wyjaśnił dr Yoshiki Toba, wynik ten:
„[H] sprawiło, że koewolucja galaktyk i supermasywnych czarnych dziur stała się bardziej zagadkowa. Następnym krokiem jest zbadanie większej ilości danych o tego rodzaju galaktykach. Ma to kluczowe znaczenie dla zrozumienia pełnego obrazu powstawania i ewolucji galaktyk i supermasywnych czarnych dziur ”.
Leci to nie tylko w obliczu konwencjonalnej mądrości, ale także w obliczu ostatnich badań, które wykazały ścisłą korelację między masą centralnych czarnych dziur a masami ich galaktyk-gospodarzy. Korelacja ta sugeruje, że supermasywne czarne dziury i ich galaktyki-gospodarze ewoluowały razem w ciągu ostatnich 13,8 miliarda lat i ściśle ze sobą współdziałały w miarę wzrostu.
Pod tym względem ostatnie badanie tylko pogłębiło tajemnicę związku między SMBH i ich galaktykami. Jak Tohru Nagao, profesor na Ehime University i współautor badania, wskazał:
„[A] Astronomowie nie rozumieją prawdziwego związku między aktywnością supermasywnych czarnych dziur a formowaniem się gwiazd w galaktykach. Dlatego wielu astronomów, w tym my, chętnie obserwuje rzeczywistą scenę interakcji między odpływem jądrowym a działaniami formującymi gwiazdy, aby odkryć tajemnicę koewolucji ”.
Zespół wybrał do badania WISE1029 + 0501, ponieważ astronomowie uważają, że DOG żywią się aktywnie rosnącymi SMBH w swoich jądrach. W szczególności WISE1029 + 0501 jest ekstremalnym przykładem galaktyk, w których wypływający gaz jest jonizowany przez intensywne promieniowanie z jego SMBH. W związku z tym badacze byli bardzo zmotywowani, aby zobaczyć, co dzieje się z gazem molekularnym tej galaktyki.
Badanie było możliwe dzięki czułości ALMA, która jest doskonała, jeśli chodzi o badanie właściwości gazu cząsteczkowego i aktywności gwiazdotwórczej w galaktykach. W rzeczywistości w ostatnich latach przeprowadzono wiele badań, które polegały na ALMA w celu zbadania właściwości gazu i SMBH odległych galaktyk.
I chociaż wyniki tych badań są sprzeczne z szeroko rozpowszechnionymi teoriami o ewolucji galaktycznej, Yoshiki i jego koledzy są podekscytowani tym, co mogą ujawnić te badania. W końcu może się zdarzyć, że promieniowanie z SMBH nie zawsze wpływa na tworzenie się gazu cząsteczkowego i powstawanie gwiazd w galaktyce gospodarza.
„Zrozumienie takiej koewolucji jest kluczowe dla astronomii”, powiedział Yoshiki. „Gromadząc dane statystyczne dotyczące tego rodzaju galaktyk i kontynuując dalsze obserwacje za pomocą ALMA, mamy nadzieję ujawnić prawdę”.
