Łączące się galaktyki mają całkowicie przesłonięte czarne dziury

Na powyższej ilustracji porównano rosnącą supermasywną czarną dziurę w dwóch rodzajach galaktyk. Rosnąca supermasywna czarna dziura w normalnej galaktyce otoczona jest zazwyczaj pierścieniem gazu i pyłu (po lewej). W przypadku łączących się galaktyk mamy do czynienia z całą sferą materii przesłaniającą czarną dziurę (po prawej). Źródło: NAOJ

Czarne dziury nie cieszą się dobrą reputacją w popularnej kulturze przez to, że pożerają wszystko co znajdzie się w ich otoczeniu. W rzeczywistości jednak gwiazdy, gaz i pył może krążyć wokół czarnej dziury przez bardzo długie okresy czasu…. aż do momentu, w którym jakieś duże zaburzenie nie wepchnie ich wprost do czarnej dziury.

Jednym z takich zaburzeń może być połączenie dwóch galaktyk. W trakcie łączenia dwóch galaktyk, a tym samym zbliżania się do siebie ich dwóch centralnych czarnych dziur, gaz i pył w ich otoczeniu  wpychany jest do obu czarnych dziur. Wraz z opadaniem po spirali olbrzymich ilości materii na czarną dziurę uwalniana jest ogromna ilość wysoko-energetycznego promieniowania – w ten sposób czarna dziura zamienia się w tzw. aktywne jądro galaktyczne (AGN).

Najnowsze badania za pomocą teleskopu NuSTAR wskazują, że w późnych stadiach łączenia galaktyk w kierunku czarnych dziur opada tak dużo gazu i pyłu, że ekstremalnie przecież jasny AGN może chować się za tą całą materią. Łączny wpływ grawitacji obu galaktyk spowalnia prędkość rotacji gazu i pyłu, który w przeciwnym razie swobodnie orbitowałby wokół czarnej dziury. Ta utrata energii sprawia, że materia opada na czarną dziurę.

Im dłużej trwa łączenie galaktyk, tym bardziej osłonięty materią staje się AGN –  mówi Claudio Ricci, główny autor artykułu opublikowanego w periodyku Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Galaktyki znajdujące się w późnych fazach procesu łączenia są niemal całkowicie przesłonięte kokonem gazu i pyłu.

Ricci wraz ze współpracownikami obserwował wysokoenergetyczne promieniowanie rentgenowskie pochodzące z 52 galaktyk. Prawie połowa z nich znajdowała się w późnych stadiach łączenia galaktyk. Z uwagi na wyjątkową czułość NuSTAR na promieniowanie rentgenowskie o najwyższych energiach, był on jedynym narzędziem, które umożliwiło określenie jak dużo światła opuszcza sferę gazu i pyłu otaczającą AGN.

Artykuł opisujący wyniki badań został opublikowany w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Badacze porównali w nim obserwacje galaktyk prowadzone za pomocą NuSTAR z danymi obserwacyjnymi zebranymi za pomocą satelitów Swift, Chandra oraz XMM-Newton, które przyglądały się mniej energetycznym fragmentom widma rentgenowskiego. W przypadkach, w których obserwowano wysokoenergetyczne promienie X, a nie obserwowano promieni X o niższych energiach, możemy mówić o AGN, który jest silnie przesłonięty przez pył i gaz.

Badania wspierają teorię, według której czarna dziura w AGN najintensywniej karmi się gdy jest otoczona olbrzymią ilością pyłu i gazu na późnych etapach procesu łączenia galaktyk.

Supermasywne czarne dziury gwałtownie zwiększają swoją masę w trakcie takiego łączenia galaktyk – dodaje Ricci. Uzyskane przez nas wyniki zbliżają nas do zrozumienia tajemniczych początków związku między czarną dziurą a jej galaktyką macierzystą.

Źródło: NASA