Supermasywne czarne dziury wyłączają swoje galaktyki

37-scientistsdi

Międzynarodowy zespół naukowców zidentyfikował zjawisko, które sprawia, że duża liczba galaktyk zamienia się w kosmiczne cmentarzyska.

Galaktyki rozpoczynają swoje życie jako aktywne i barwne galaktyki spiralne, pełne gazu i pyłu, wręcz kipiące od aktywności gwiazdotwórczej. Niemniej jednak, w toku ewolucji procesy gwiazdotwórcze w pewnym momencie ustają, a galaktyki zamieniają się w bezkształtne pustynie, pozbawione nowych gwiazd i w takim stanie już pozostają przez resztę swojego życia. Lecz mechanizm, który prowadzi do tak dramatycznych zmian i sprawia, że galaktyki już nie wracają do dawnej aktywności, jest jednym z największych tajemnic ewolucji galaktyk.

Teraz, dzięki nowemu, obszernemu przeglądowi galaktyk SDSS-IV MaNGA, wspólnej pracy naukowców z uniwersytetów w Tokio i na Oxfordzie, udało się odkryć zaskakująco powszechne zjawisko, tzw. czerwone gejzery, które mogą wytłumaczyć powyższe zjawisko.

Czerwone gejzery to galaktyki, w których centrach znajdują się nisko-energetyczne supermasywne czarne dziury, które emitują intensywne wiatry międzygwiezdne. Wiatry te zduszają procesy powstawania nowych gwiazd poprzez ogrzewanie gazu otoczenia w galaktykach, przez co nie może on się ochłodzić i skondensować w gwiazdy.

Wyniki badań zostaną opublikowane w periodyku Nature. Główny autor artykułu dr Edmond Cheung z Instytutu Kavli na Uniwersytecie w Tokio powiedział: „Gwiazdy powstają z gazu, jednak w wielu galaktykach gwiazdy w ogóle nie powstawały pomimo dużych ilości gazu. Wiedzieliśmy, że w takich spokojnych galaktykach muszą zachodzić jakieś procesy, które powstrzymują formowanie się nowych gwiazd, i teraz uważamy, że zjawisko czerwonych gejzerów może odpowiadać za ciszę panującą w tych spokojnych galaktykach.’

„Gwiazdy powstają z gazu, tak jak krople deszczu powstają z pary wodnej. W obu przypadkach trzeba jednak poczekać na ochłodzenie gazu, aby doszło do kondensacji. Dotąd nie mogliśmy zrozumieć co powstrzymywało chłodzenie tego gazu w wielu galaktykach,” mówi współautor opracowania dr Michele Cappellari z Wydziału Fizyki na Uniwersytecie w Oxfordzie. „Jednak gdy stworzyliśmy model ruchu gazu w czerwonych gejzerach, okazało się, że gaz był wypychany z centrum galaktyki i uwalniał się spod jej grawitacyjnego wpływu.”

„Odkrycie było możliwe dzięki niezwykłej mocy przeglądu galaktyk MaNGA,” mówi dr Kevin Bundy z Uniwersytetu w Tokio. „Przegląd ten umożliwia nam obserwowanie galaktyk w trzech wymiarach, dzięki temu że mapujemy nie tylko ich wygląd na niebie, lecz także ruch gwiazd i gazu w tych galaktykach.”

Na przykładzie odległej galaktyki nazwanej Akira naukowcy pokazali jak mechanizm napędzający wiatry ma swoje źródło w jądrze galaktyki. Ilość energii emitowana przez jądro napędzane przez supermasywną czarną dziurę wystarcza na zasilenie wiatru, który z kolei niesie ze sobą energię niezbędną do ogrzania chłodniejszego gazu otoczenia, co prowadzi do zahamowania procesów gwiazdotwórczych.

Naukowcy zidentyfikowali także okresowość tych wiatrów – stąd nazwa „czerwone gejzery” (z uwagi na brak niebieskich młodych gwiazd). Zjawisko to, opisane w artykule na przykładzie Akiry, ma miejsce zaskakująco często i może być stosowane do wszystkich spokojnych galaktyk.

Źródło: University of Oxford