Supermasywne czarne dziury skrywające się w naszym kosmicznym sąsiedztwie

Zdjęcie przedstawia galaktykę NGC 1448. Źródło: Carnegie-Irvine Galaxy Survey/NASA/JPL-Caltech

Potężne czarne dziury czasami snują się za obłokami pyłu i gazu, zupełnie niewidoczne dla większości teleskopów. Widoczne są dopiero, gdy materia, którą się karmią zaczyna emitować wysoko-energetyczne promieniowanie rentgenowskie widoczne np. dla sieci NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array). To właśnie w ten sposób NuSTAR niedawno zidentyfikował dwie skryte w obłokach gazu supermasywne czarne dziury w centrach pobliskich galaktyk.

„Te czarne dziury znajdują się stosunkowo blisko Drogi Mlecznej, lecz dotąd pozostawały przez nas niezauważone,” mówi Ady Annuar, student z Durham University w Wielkiej Brytanii, który zaprezentował wyniki swoich badań podczas spotkania American Astronomical Society w Grapevine w Teksasie.

Obie czarne dziury są centralnymi silnikami tak zwanych aktywnych jąder galaktycznych (AGN), klasy ekstremalnie jasnych obiektów takich jak kwazary i blazary. Obiekty tego typu mogą istotnie różnić się wyglądem w zależności od ich orientacji w przestrzeni względem nas i od materii, która je otacza.

Aktywne jądra galaktyczne są tak jasne ponieważ cząsteczki znajdujące się w obszarze bezpośrednio przylegającym do czarnej dziury mocno się nagrzewają i zaczynają emitować promieniowanie w całym zakresie elektromagnetycznym – od nisko-energetycznych fal radiowych po wysoko-energetyczne promieniowanie rentgenowskie. Jednocześnie, uważa się, że większość aktywnych jąder galaktycznych otoczona jest przez pierścień gęstego gazu i pyłu, który pod pewnymi kątami przesłania centralny obszar. Obydwa aktywne jądra galaktyczne obserwowane ostatnio przez NuSTAR wydają się być zorientowane względem nas tak, że możemy je obserwować jedynie od strony krawędzi. Oznacza to, że zamiast obserwować jasne obszary centralne, nasze teleskopy widzą głównie promieniowanie rentgenowskie pochodzące z pierścienia pyłu i gazu otaczającego supermasywną czarną dziurę.

„Tak jak nie widzimy Słońca w pochmurny dzień, tak bezpośrednio nie możemy obserwować jak jasne są te aktywne jądra galaktyczne, ponieważ przesłonięte są przez gęsty pierścień gazu i pyłu,” mówi Peter Boorman, student z University of Southampton w Wielkiej Brytanii.

Powyższa galaktyka IC 3639 także zawiera przesłoniętą supermasywną czarną dziurę. Źródło: ESO/NASA/JPL-Caltech/STScI

Boorman prowadził badania aktywnej galaktyki IC 3639 znajdującej się 170 milionów lat świetlnych od Ziemi. Badacze przeanalizowali dane dotyczące tego obiektu zebrane przez NuSTAR i porównali je z wcześniejszymi obserwacjami za pomocą Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra i japońskiego satelity Suzaku. Dane obserwacyjne z NuSTAR, bardziej wrażliwego na wysoko-energetyczne promieniowanie rentgenowskie niż pozostałe obserwatoria, potwierdzają naturę IC 3639 jako aktywnego jądra galaktycznego. NuSTAR dostarczył także pierwszych precyzyjnych pomiarów ilości materii przesłaniającej centralny silnik IC 3639, dzięki czemu naukowcy byli w stanie określić jasność tego ukrytego przed naszym wzrokiem potwora.


Wspieraj rozwój portalu Puls Kosmosu – zostań naszym patronem na http://patronite.pl/pulskosmosu


Jeszcze bardziej zdumiewającą jest galaktyka spiralna badana przez Annuara: NGC 1448. Czarna dziura w jej centrum odkryta została w 2009 roku, choć znajduje się ona w centrum jednej z najbliższych nam dużych galaktyk. „Bliski” w tym wypadku oznacza, że galaktyka znajduje się zaledwie 38 milionów lat świetlnych od Ziemi.

Prowadzone przez Annuara badania wykazały, że także ta galaktyka posiada w swoim centrum gęstą kolumnę gazu skrywającą centralną czarną dziurę – owa kolumna może stanowić element pierścienia pyłowo-gazowego opisywanego powyżej.

Badacze dostrzegli ponadto, że NGC 1448 charakteryzuje się liczną populacją młodych (w wieku zaledwie 5 mln lat) gwiazd, co wskazuje, że w galaktyce intensywnie powstają gwiazdy, gdy jednocześnie jej supermasywna czarna dziura karmi się gazem i pyłem. Wykorzystując teleskop New Technology Telescope należący do ESO badacze wykonali zdjęcia galaktyki w zakresie optycznym i zidentyfikowali prawdopodobną lokalizację supermasywnej czarnej dziury. Położenie czarnej dziury jest zazwyczaj trudne do ustalenia z uwagi na fakt, że centra galaktyk są gęsto upakowane gwiazdami. Duże teleskopy optyczne i radioteleskopy są w stanie zlokalizować promieniowanie pochodzące z regionu otaczającego czarną dziurę, tym samym ustalając najbardziej prawdopodobne położenie samej czarnej dziury.

Źródło: JPL/NASA