ALMA odkrywa chłodny dżet z otoczenia rosnącej czarnej dziury

dxb37buepdujdh6pouex

Zespół astronomów pracujących pod kierownictwem naukowców z Chalmers University of Technology przy użyciu teleskopu ALMA dokonał zaskakującego odkrycia dżetu chłodnego, gęstego gazu emitowanego z centrum galaktyki znajdującej się 70 milionów lat świetlnych od Ziemi. Dżet charakteryzujący się nietypową spiralną strukturą dostarcza naukowcom nowych wskazówek dotyczących tego w jaki sposób rosną supermasywne czarne dziury.

Astronomowie kierowani przez Susanne Aalto, profesor radioastronomii w Chalmes, wykorzystali teleskop ALMA (Atacama Large Milimeter/submilimeter Array) do obserwowania niesamowitego obiektu w centrum galaktyki NGC 1377 znajdującej się 70 milionów lat świetlnych w Gwiazdozbiorze Erydanu. Wyniki zostały zaprezentowane w artykule opublikowanym w lipcu 2016 roku w periodyku Astronomy and Astrophysics.

„Interesowała nas ta galaktyka ze względu na jej jasne, skryte w dużej ilości pyłu centrum. Zupełnie nie oczekiwaliśmy, że dostrzeżemy tam długi, wąski dżet emitowany z jądra galaktyki,” mówi Susanne Aalto.

Obserwacje przeprowadzone za pomocą ALMA pozwoliły zaobserwować dżet o długości 500 lat świetlnych i średnicy 60 lat świetlnych, charakteryzujący się prędkością ok. 800 000 kilometrów na godzinę.

Większość galaktyk posiada supermasywną czarną dziurę w swoim centrum, masa takiej czarnej dziury mieści się między kilkoma milionami a kilkoma miliardami mas Słońca. Jednak jak dotąd naukowcy nie wiedzą w jaki sposób powstają tak masywne czarne dziury.

Obecność czarnej dziury może być pośrednio zaobserwowana przez teleskopy, gdy opada na nią materia – w procesie zwanym przez astronomów „akrecją”. Dżety szybko poruszającej się materii są charakterystyczne dla czarnej dziury, która zwiększa swoją masę w procesie akrecji. Dżet emitowany przez NGC 1377 także ujawnia przed nami obecność supermasywnej czarnej dziury. Jednak dżet w tej galaktyce może nam powiedzieć dużo więcej, mówi Francesco Costagliola z Chalmers, współautor artykułu.

„Dżety, które zazwyczaj obserwujemy w jądrach galaktyk to bardzo wąskie strumienie gorącej plazmy. Ten dżet jest jednak inny jest niesamowicie chłodny, a jego światło emitowane jest przez gęsty gaz cząsteczkowy.”

Dżet wyrzucił gaz cząsteczkowy o masie łącznej dwóm milionom mas Słońca w czasie pół miliona lat – to bardzo krótki okres w życiu galaktyki. W tej krótkiej i dramatycznej fazie ewolucji galaktyki, bardzo szybko rośnie centralna, supermasywna czarna dziura.

„Czarne dziury, które emitują silne, wąskie dżety mogą rosnąć powoli akreując gorącą plazmę. Czarna dziura w NGC 1377 żywi się jednak chłodnym gazem i pyłem, przez co może rosnąć w dużo większym tempie,” tłumaczy członek zespołu badawczego Jay Gallagher z University of Wisconsin-Madison.

Ruch gazu w dżecie także zaskoczył astronomów. Pomiary wykonane za pomocą ALMA zgodne są z dżetem charakteryzującym się precesją. Nietypowa struktura wirowa dżetu może być spowodowana niejednorodnym wpływanie gazu do centralnej czarnej dziury. Może to być także układ dwóch supermasywnych czarnych dziur, które krążą wokół wspólnego środka masy.

Źródło: Cchalmers University of Technology.