Astronomowie odkryli supermasywną czarną dziurę, która zachowuje się jak gigantyczna fontanna

Około miliarda lat świetlnych od Ziemi znajduje się ogromna galaktyka o eliptycznym kształcie, która okazuje się entuzjastycznie podchodzić do recyklingu, choć nie chodzi o plastikowe butelki.

Fontanna

Chodzi tutaj o supermasywną czarną dziurę w sercu galaktyki wydmuchującej zimny gaz molekularny, który ponownie do niej wpada. Ten osobliwy i nieprzerwany cykl nazywany jest fontanną i jest to pewnego rodzaju galaktyczny sposób na recykling materiału formującego gwiazdy.

Tę niesamowitą scenę astronomowie zaobserwowali w galaktyce w sercu gromady znanej jako Abell 2597. O fontannie i galaktycznym recyklingu teoretyzowano od dawna, nigdy wcześniej jednak nie udało się zaobserwować zjawiska w całości.

Astronomowie odkryli supermasywną czarną dziurę, która zachowuje się jak gigantyczna fontanna
Udostępnij

Jest to prawdopodobnie pierwszy system, w którym znajdziemy wyraźne dowody zarówno na napływ zimnego gazu molekularnego w kierunku czarnej dziury, jak i jego wypływ. Supermasywna czarna dziura w centrum tej olbrzymiej galaktyki działa jak mechaniczna pompa w fontannie. – wyjaśnia Grant Tremblay z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Recykling

Czarna dziura oczywiście nie wypluwa żadnego materiału. Jako aktywny obiekt jedynie zasila wirujący materiał tworzący dysk akrecyjny, który wpada do środka, zupełnie jak woda w odpływie. Jednak nie cały materiał zostaje pochłonięty przez czarną dziurę.

Część jest kierowana ku biegunom, prawdopodobnie przez linie pola magnetycznego, zupełnie jak naładowane cząstki z wiatru słonecznego przemieszczają się wzdłuż linii pola magnetycznego Ziemi tworząc zorze.

Astronomowie odkryli supermasywną czarną dziurę, która zachowuje się jak gigantyczna fontanna
Udostępnij

Dynamika

Dynamika czarnej dziury jest nieco inna, więc zamiast zorzy zostają wytworzone potężne strugi plazmy, które wyrzucone z regionów polarnych podróżują z prędkością światła w kosmos.

W przypadku supermasywnej czarnej dziury zasilającej najjaśniejszą galaktykę klasterową Abell 2597 (BCG), dżety rozpryskują w przestrzeń zimny gaz molekularny o wielkości 9 kiloparseków (30000 lat świetlnych). Ten zimny gaz opada z powrotem do zbiornika zasilającego dysk akrecyjny czarnej dziury.

Sam „zbiornik” właściwie jest ogromną mgławicą filamentarną, której waga równa się 3 miliardom Słońc o średnicy 30 kiloparseków (100000 lat świetlnych) w centrum galaktyki.

Astronomowie odkryli supermasywną czarną dziurę, która zachowuje się jak gigantyczna fontanna
Udostępnij

Powiązania

Tremblay i jego zespół po raz pierwszy zaobserwowali ten fenomenalny deszcz w 2016 roku wykorzystując Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Zaobserwowano wtedy cząsteczki tlenku węgla spadające w kierunku czarnej dziury. Niektóre z nich miały bardzo niskie temperatury (13-23 kelwinów).

Dane połączono ze wcześniejszymi obserwacjami wykonanymi za pomocą MUSE i VLT ESO. Zauważono cieplejszy gaz, który wyrzucany był w kosmos przez strugi. Dalsze obserwacje w Chandra NASA potwierdziły powiązania, co stało się pierwszym dowodem na to, że odpływ i napływ to części tego samego procesu – fontanny.

Astronomowie odkryli supermasywną czarną dziurę, która zachowuje się jak gigantyczna fontanna
Udostępnij

Ten bardzo gorący gaz może szybko się ochłodzić, skroplić i wytrącić w taki sam sposób, w jaki ciepłe wilgotne powietrze w atmosferze ziemskiej może spowodować powstawanie chmur deszczowych i opadów. Nowo powstałe skondensowane chmury następnie wpadają do galaktyki, napędzając tworzenie się gwiazd i zasilają jej supermasywną czarną dziurę.

Rezultat to nie tylko przełom, ale może rzucić nieco światła na ogólny cykl życia galaktyk i ich ewolucję

Fotografie: iopscience.iop.org, arxiv.org