Astronomowie twierdzą, że odkryli „dojrzewanie” galaktyk i czarnych dziur dzięki nowym danym z Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra i innych teleskopów NASA. Nowe odkrycie pomaga rozwiązać prawdziwą naturę gigantycznych kropli gazu obserwowanych wokół bardzo młodych galaktyk i rzuca światło na powstawanie galaktyk i czarnych dziur.
Odkrycia, prowadzone przez Jima Geacha z Uniwersytetu Durham w Wielkiej Brytanii, pojawią się w numerze z 10 lipca The Astrophysical Journal.
Około dekady temu astronomowie odkryli ogromne rezerwuary wodoru - które nazwali „kroplami” - podczas przeprowadzania badań młodych odległych galaktyk. Plamy świecą jasno w świetle optycznym, ale źródło ogromnej energii wymaganej do zasilania tego blasku, a natura tych obiektów była niejasna.
Opierając się na nowych danych i argumentach teoretycznych, Geach i jego koledzy pokazują, że ogrzewanie gazu przez wzrost supermasywnych czarnych dziur i wybuchów formowania się gwiazd, zamiast chłodzenia gazu, najprawdopodobniej zasila plamy. Implikacja jest taka, że plamy reprezentują etap, w którym galaktyki i czarne dziury dopiero zaczynają wyłączać swój szybki wzrost z powodu tych procesów ogrzewania. Jest to kluczowy etap ewolucji galaktyk i czarnych dziur - znany jako „sprzężenie zwrotne” - i taki, który astronomowie od dawna starają się zrozumieć.
„Widzimy oznaki, że galaktyki i czarne dziury w tych plamach starzeją się i teraz odpychają się od gazu infalującego, aby zapobiec dalszemu wzrostowi” - powiedział współautor Bret Lehmer, również z Durham. „Masywne galaktyki muszą przejść przez taki etap, inaczej utworzyłyby zbyt wiele gwiazd, a do dzisiejszego dnia byłyby absurdalnie duże”.
Chandra i zbiór innych teleskopów, w tym Spitzer, zaobserwowali 29 plam na jednym dużym polu na niebie o nazwie „SSA22”. Te plamy o średnicy kilkuset tysięcy lat świetlnych są widoczne, gdy Wszechświat ma zaledwie około dwóch miliardów lat, czyli około 15 procent swojego obecnego wieku.
W pięciu z tych plam dane Chandra ujawniły charakterystyczną sygnaturę rosnących supermasywnych czarnych dziur - punktowego źródła o świetlistej emisji rentgenowskiej. Uważa się, że te gigantyczne czarne dziury znajdują się obecnie w centrach większości galaktyk, w tym naszej własnej. Kolejne trzy plamy na tym polu pokazują możliwe dowody istnienia takich czarnych dziur. Na podstawie dalszych obserwacji, w tym danych Spitzera, zespół badawczy był w stanie ustalić, że kilka z tych galaktyk jest zdominowanych przez niezwykłe poziomy formowania się gwiazd.
Promieniowanie i potężne wypływy z tych czarnych dziur i wybuchy formacji gwiazd są, zgodnie z obliczeniami, wystarczająco silne, aby rozpalić gazowy wodór w kroplach, które zamieszkują. W przypadkach, w których sygnatury tych czarnych dziur nie zostały wykryte, plamy są na ogół słabsze. Autorzy pokazują, że czarne dziury wystarczająco jasne, aby zasilać te plamy, byłyby zbyt słabe, aby można je było wykryć, biorąc pod uwagę długość obserwacji Chandra.
Oprócz wyjaśnienia źródła zasilania obiektów blob wyniki te pomagają wyjaśnić ich przyszłość. W scenariuszu podgrzewania gaz w kroplach nie ostygnie, tworząc gwiazdy, ale zwiększy gorący gaz znajdujący się między galaktykami. Sam SSA22 może ewoluować w ogromną gromadę galaktyk.
„Na początku plamy karmiłyby swoje galaktyki, ale to, co widzimy teraz, bardziej przypomina resztki” - powiedział Geach. „Oznacza to, że będziemy musieli spojrzeć jeszcze bardziej w przeszłość, aby złapać galaktyki i czarne dziury podczas formowania się z plam”.
Źródła / więcej informacji: strony Chandra na Harvardzie i NASA.
