Komunikat prasowy

Supermasywna czarna dziura żeruje na kosmicznej meduzie

Instrument MUSE na teleskopie VLT odkrył nowy sposób zasilania czarnych dziur

16 sierpnia 2017

Obserwacje „galaktyk meduzowatych” przy pomocy należącego do ESO teleskopu VLT ujawniły nie znany wcześniej sposób na czerpanie paliwa przez czarne dziury. Wydaje się, że mechanizm ten produkuje gazowe „macki”, a nowo narodzone gwiazdy, od których pochodzi przezwisko dla tego rodzaju galaktyk, umożliwiają dotarcie gazu w centralne rejony galaktyk, żywiąc czarną dziurę, która znajduje się w każdej z galaktyk i powoduje ich jasne świecenie. Wyniki badań ukazały się dzisiaj w czasopiśmie „Nature”.

Kierowany przez Włochów zespół astronomów użył instrumentu MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) w Obserwatorium Paranal w Chile do zbadania, w jaki sposób galaktyki mogą być pozbawiane gazu. Badacze skupili się na ekstremalnych przykładach „galaktyk meduzowatych” w pobliskich gromadach galaktyk. Nazwa tego rodzaju galaktyk pochodzi od długich „macek” materii, które rozciągają się na dziesiątki tysięcy lat świetlnych poza dyskami galaktycznymi. [1] [2].

„Macki” te są produkowane w gromadach galaktyk przez proces zwany odzieraniem z gazu przez ciśnienie tłoczne. Wzajemne oddziaływanie grawitacyjne powoduje, że galaktyki spadają z dużymi prędkościami do gromady galaktyk, w której natrafiają na gorący, gęsty gaz, działający jak potężny wiatr, powodujący przesunięcie ogonów gazu poza dysk galaktyki i pobudzający procesy gwiazdotwórcze.

Okazało się, ze sześć na siedem „galaktyk meduzowatych”, z grupy, którą zbadano, posiada supermasywną czarną dziurę w centrum, pożerającą otaczający gaz [3]. Jest to nieoczekiwanie duży odsetek – ogólnie w galaktykach jest to mniej niż jedna na dziesięć.

„Silny związek pomiędzy odzieraniem z gazu przez ciśnienie tłoczne, a aktywnością czarnych dziur nie był przewidywany i nigdy wcześniej go nie obserwowano” mówi Bianca Poggianti z INAF-Astronomical Observatory w Padwie (Włochy), kierownik zespołu badawczego. „Wydaje się, że centralna czarna dziura zasilana jest gazem, który zamiast zostać usunięty na zewnątrz, dociera do centrum galaktyki.” [4]

Długotrwałe pytanie, to dlaczego tylko niewielki procent supermasywnych czarnych dziur w centrach galaktyk jest aktywne. Supermasywne czarne dziury występują prawie we wszystkich galaktykach, dlaczego więc niewiele z nich akreuje materię i jasno świeci? Uzyskane wyniki ukazują nieznany wcześniej mechanizm poprzez który czarne dziury mogą być zasilane

Yara Jaffé, stażystka w ESO, która uczestniczyła w badaniach, wyjaśnia ich znaczenie: „Obserwacje przy pomocy MUSE sugerują nowy mechanizm dla przepływu gazu w otoczenie czarnej dziury. Wynik ten jest ważny, ponieważ daje nam nowy element układanki w niezbyt dobrze rozumianych związkach pomiędzy supermasywnymi czarnymi dziurami, a ich galaktykami macierzystymi.”

Obserwacje są częścią trwających aktualnie, znacznie szerszych badań wielu „galaktyk meduzowatych”.

„Gdy przegląd zostanie ukończony, pokaże jak wiele i które bogate w gaz galaktyki wpadające do gromad przechodzą przez okres wzmożonej aktywności swoich jąder” podsumowuje Poggianti. „Istniejącą od dawna w astronomii zagadką jest próba zrozumienia, w jaki sposób galaktyki powstają i zmieniają się w ekspandujących i ewoluujących Wszechświecie. Galaktyki meduzowate są kluczowe w zrozumieniu ewolucji galaktyk, ponieważ widzimy je w trakcie dramatycznej transformacji.”

Uwagi

[1] Do tej pory odkryto ponad 400 kandydatek na „galaktyki meduzowate”.

[2] Uzyskane wyniki są częścią efektów programu obserwacyjnego znanego jako GASP (GAs Stripping Phenomena in galaxies with MUSE), który jest prowadzony jako ESO Large Programme skierowany na zbadanie gdzie, jak i dlaczego gaz może być usuwany z galaktyk. GASP uzyskuje głębokie, szczegółowe dane z MUSE dla 114 galaktyk w różnym otoczeniu, skupiając się szczególnie na „galaktykach meduzowatych”. Aktualnie trwają obserwacje.

[3] Jest dobrze ustalone, iż prawie każde, jeśli nie wszystkie, galaktyka posiada supermasywną czarną dziurę w swoim centrum, mającą masę od kilku milionów do kilku miliardów mas Słońca. Gdy czarna dziura przyciąga materię ze swojego otoczenia, emituje energię elektromagnetyczną, powodując jedne z najbardziej energetycznych zjawisk astrofizycznych: aktywne jądra galaktyk (AGN).

[4] Zespół naukowców zbadał także alternatywne wyjaśnienie dla aktywności centralnego AGN-a: wkład od innych galaktyk w utratę gazu. Wydaje się to mniej prawdopodobne. Wewnątrz gromady galaktyk, „galaktyki meduzowate” są rozmieszczone w strefie, w której gorący, gęsty gaz z ośrodka międzygalaktycznego z dużym prawdopodobieństwem tworzy długie galaktyczne pasma, redukując możliwość, że są one tworzone przez aktywność AGN-a. Są zatem silniejsze dowody na to, że ciśnienie tłoczne wzbudza AGN-y, a nie odwrotnie.

Więcej informacji

Wyniki badań opisano w artykule pt,: „Ram Pressure Feeding Supermassive Black Holes”, B. Poggianti et al., który ukaże się 17 sierpnia 2017 r. w czasopiśmie Nature.

Skład zespołu badawczego: B. Poggianti (INAF-Astronomical Observatory of Padova, Włochy), Y. Jaffé (ESO, Chile), A. Moretti (INAF-Astronomical Observatory of Padova, Włochy), M. Gullieuszik (INAF-Astronomical Observatory of Padova, Włochy), M. Radovich (INAF-Astronomical Observatory of Padova, Włochy), S. Tonnesen (Carnegie Observatory, USA), J. Fritz (Instituto de Radioastronomía y Astrofísica, Meksyk), D. Bettoni (INAF-Astronomical Observatory of Padova, Włochy), B. Vulcani (University of Melbourne, Australia; INAF-Astronomical Observatory of Padova, Włochy), G. Fasano (INAF-Astronomical Observatory of Padova, Włochy), C. Bellhouse (University of Birmingham, UK; ESO, Chile), G. Hau (ESO, Chile) oraz A. Omizzolo (Vatican Observatory, Watykan).

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Wspiera je 16 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop ELT (Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacja naukowa w "Nature"
• Zdjęcia VLT
• Zdjęcia MUSE
• Więcej informacji na temat programu GASP (GAs Stripping Phenomena in galaxies with MUSE)

Kontakt

Bianca Poggianti
INAF-Astronomical Observatory of Padova
Padova, Italy
Tel.: +39 340 7448663
E-mail: bianca.poggianti@oapd.inaf.it

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Tel. kom.: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych