Nowe spojrzenie na wyjątkową gromadę galaktyk

dnia 01/10/2015

A galaxy cluster nicknamed the "Phoenix Cluster" located about 5.7 billion light years from Earth.

Gromady galaktyk opisywane są zazwyczaj w stopniu najwyższym. Wszak są one ogromnymi skupiskami galaktyk, gorącego gazu i ciemnej materii – największymi strukturami we Wszechświecie.

Gromady galaktyk wykazują niską zdolność do produkowania nowych gwiazd w swoich centrach. W centrum gromady zazwyczaj znajduje się jedna gigantyczna galaktyka, w której zachodzą procesy powstawania gwiazd w tempie znacznie wolniejszym niż w przypadku większości galaktyk włącznie z Drogą Mleczną. Galaktyka centralna zawiera supermasywną czarną dziurę o masie około tysiąckrotnie większej od czarnej dziury w Drodze Mlecznej. Bez ogrzewania wybuchami z czarnej dziury, olbrzymie ilości gazu w galaktyce centralnej powinny się ochładzać, pozwalając na formowanie nowych gwiazd. Uważa się, że centralna czarna dziura działa niczym termostat zapobiegając gwałtownemu chłodzeniu otaczającego ją gorącego gazu i hamując tym samym tempo formowania gwiazd.

Nowe dane przynoszą nowe informacje o tym jak gromada galaktyk SPT-CLJ2344-4243 zwana także Gromadą w Feniksie od gwiazdozbioru w którym jest zlokalizowana, zaprzecza temu trendowi. Gromada już w przeszłości dała się poznać jako wyjątkowa: w 2012 roku naukowcy ogłosili, że Gromada w Feniksie charakteryzuje się najwyższym tempem chłodzenia gorącego gazu i formowania się gwiazd jakie zaobserwowano w centrum gromady galaktyk, oraz że jest najsilniejszym źródłem promieniowania rentgenowskiego spośród wszystkich znanych gromad.

Nowe obserwacje tej gromady galaktyk w zakresie promieniowania rentgenowskiego, ultrafioletowego i optycznego wykonane za pomocą Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra, Kosmicznego Teleskopu Hubble’a oraz teleskopu Clay-Magellan w Chile pomagają astronomom lepiej zrozumieć ten niesamowity obiekt. Dane optyczne z teleskopu Clay-Magellan w zakresie optycznym odkrywają wąskie włókna wychodzące z centrum gromady, w których tworzą się gwiazdy. Owe masywne kosmiczne nici gazu i pyłu, z których większość wcześniej nie była obserwowana rozciągają się na 160 000 – 330 000 lat świetlnych – są więc dłuższe od całej Drogi Mlecznej. To najdłuższe włókna kiedykolwiek obserwowane w gromadzie galaktyk.

Powyższe włókna otaczają duże luki – regiony o bardzo ograniczonej emisji rentgenowskiej – w gorącym gazie. Luki rentgenowskie widoczne są na powyższym zdjęciu, na którym dane rentgenowskie z Chandry zaznaczono na niebiesko, a optyczne z Hubble’a na czerwono, zielono i niebiesko. Astronomowie uważają, że luki rentgenowskie zostały wycięte z otaczającego je gazu przez silne dżety wysokoenergetycznych cząsteczek emitowanych z okolic supermasywnej czarnej dziury w centralnej galaktyce gromady. Gdy materia po spirali opada na czarną dziurę uwalniane są ogromne ilości energii grawitacyjnej. Połączone obserwacje rentgenowskie i radiowe supermasywnych czarnych dziur w innych gromadach galaktyk wskazują, że znaczna część tej energii uwalniana jest w postacji dżetów, które mogą trwać miliony lat. Obserwowany rozmiar luk rentgenowskich wskazuje, że wybuch, który doprowadził do ich powstania w SPT-CJL2344-4243 był jednym z najbardziej energetycznych zdarzeń tego typu kiedykolwiek zaobserwowanych.

Niemniej jednak centralna czarna dziura w Gromadzie w Feniksie cierpi na kryzys tożsamości dzieląc właściwości zarówno z kwazarami – bardzo jasnymi obiektami napędzanymi materią opadającą na supermasywną czarną dziurę, oraz radiogalaktykami, które charakteryzują silne dżety energetycznych cząsteczek świecące w zakresie radiowym i napędzane przez olbrzymie czarne dziury. Połowa energii z tej czarnej dziury uwalniana jest w dżetach mechanicznie odpychających otaczający gaz (tryb radiowy), a druga połowa z promieniowania w zakresie optycznym, ultrafioletowym i rentgenowskim pochodzącym z dysku akrecyjnego (tryb kwazaru). Astronomowie uważają, że czarna dziura może być właśnie w trakcie przełączania się między oboma trybami.

2-afreshperspe

Luki rentgenowskie zlokalizowane dalej od centrum gromady, określane jako „luki zewnętrzne” dostarczają dowdów na silne wybuchy z centralnej czarnej dziury do których doszło około 100 milionów lat temu (bez uwzględnienia czasu dotarcia promieniowania z gromady do nas). Oznacza to, że czarna dziura mogła promieniować w trybie radiowym około stu milionów lat temu, przejść następnie w tryb kwazara i potem ponownie w radiowy.

Uważa się, że między tymi zmianami mogło dochodzić do gwałtownego chłodzenia, które powodowało rozpoczęcie procesów formowania się gwiazd w zagęszczeniach i włóknach w centralnej galaktyce w tempie około 610 mas Słońca rocznie. Dla porównania w Drodze Mlecznej powstaje zaledwie kilka gwiazd rocznie. Ekstremalne właściwości Gromady w Feniksie pozwalają na nowe spojrzenie na różne problemy astrofizyki takiej jak chociażby formowanie gwiazd, rozwój galaktyk i czarnyc dziur oraz wzajemne oddziaływanie czarnych dziur z otoczeniem.

A galaxy cluster nicknamed the "Phoenix Cluster" located about 5.7 billion light years from Earth.

Źródło: phy.so / Chandra X-ray Center

Dodaj komentarz