Co robią supermasywne czarne dziury podczas łączenia się galaktyk?

Trzy przykłady łączących się galaktyk oddalonych od nas o co najmniej miliard lat świetlnych. Każda z tych galaktyk jest rozmiarów Drogi Mlecznej i zawiera około 100 miliardów gwiazd. Silne oddziaływania grawitacyjne doprowadziły do powstania ogonów pływowych i do akrecji materii przez masywne czarne dziury znajdujące się w centrach tych galaktyk. Źródło: Hai Fu, University of Iowa

Za blisko cztery miliardy lat nie będzie już Drogi Mlecznej.

Galaktyka, w której mieszkamy jest na kursie kolizyjnym z Galaktyką Andromedy, z którą się zderzy i zjednoczy w dalekiej przyszłości. Aktualnie Galaktyka Andromedy znajduje się jakieś dwa miliony lat świetlnych od Drogi Mlecznej.

„W perspektywie życia ludzkiego, nasza galaktyka wydaje się nie zmieniać,” mówi Hai Fu, astrofizyk z University of Iowa,„jednak przyjmując za skalę całą historię Wszechświata, można stwierdzić, że zmienia się ona bezustannie.”

Galaktyki łączą się ze sobą przez większość trwającej już od 13 miliardów lat historii Wszechświata, a naukowcy także teraz obserwują kolejne procesy łączenia galaktyk. Jak na razie nie wiedzą jednak w jaki sposób przebiegają takie procesy.

Fu, profesor fizyki i astronomii próbuje zrozumieć to zjawisko poprzez obserwacje supermasywnych czarnych dziur (o masie około miliarda mas Słońca),  znajdujących się w centrum większości galaktyk. Astrofizycy uważają, że duże galaktyki rosną pożerając z czasem mniejsze. W takim przypadku, czarne dziury obu galaktyk będą krążyły wokół siebie i z czasem łączyły się ze sobą. Fu wraz ze swoim zespołem otrzymał trzyletni grant od National Science Foundation, aby móc odkryć i scharakteryzować te kosmiczne zderzenia.

„Próbujemy odkryć późne stadia łączenia się galaktyk, w których obie galaktyki są na tyle blisko siebie, że rozpoczynają się siły pływowe,” mówi.

Fu będzie skanował rozległy obszar nieba – wyobraź sobie powierzchnie Księżyca pomnożoną 12000 razy na niebie – mniej więcej taki właśnie obszar będzie przedmiotem badań w poszukiwaniu dowodów na akrecję czarnych dziur.

„Pary galaktyk z akreującymi czarnymi dziurami są rzadkie i bardzo ciężko je dostrzec,” mówi Fu, „właśnie dlatego musimy jednocześnie badać tak duży obszar nieba.”

Czarne dziury nie akreują materii bezustannie. Jednak te które to robią przypominają człowieka objadającego się bez umiaru przy stole.  Akreujące czarne dziury chciwie pochłaniają materię z otoczenia. Stopniowo, pochłaniając coraz więcej materii, coraz bardziej przyciągają do siebie swoją galaktykę macierzystą.

„To już nie jest żadna dieta,” mówi Fu.

Cała ta uczta uwalnia lawinę energii, intensywne błyski promieniowania zwane kwazarami, które są na tyle jasne, że przesłaniają samą galaktykę. Owe kwazary powinny być łatwe w obserwacji, nawet z dużej odległości, lecz większość emitowanego przez nie promieniowania wygaszana jest przez pył towarzyszący łączącym się galaktykom.

Na całe szczęście supermasywne czarne dziury emitują także promieniowanie radiowe, i właśnie ta część promieniowania „nam pomaga ponieważ pył nie ma na nią żadnego wpływu,” mówi Fu.

Fu wraz ze swoim zespołem przeanalizuje mapy emisji radiowej wykonane za pomocą Very Large Array, jednego z najlepszych na świecie radioobserwatoriów astronomicznych, mieszczącego się w Nowym Meksyku. Grupa potwierdzi wyniki swoich badań podczas obserwacji w zakresie optycznym w Obserwatorium W. M. Kecka na Mauna Kea.

Źródło: Uni of Iowa