Burzliwe zderzenia galaktyk skuteczniejsze w aktywowaniu czarnych dziur

Badania przeprowadzone przez naukowców z University of Colorado Boulder wskazują, że ​​gwałtowne zderzenia mogą być bardziej skuteczne w aktywowaniu czarnych dziur niż bardziej pokojowe procesy łączenia.

Kiedy zderzają się dwie galaktyki, supermasywne czarne dziury, które znajdują się w ich centrach, również się ze sobą zderzają. Ale zanim to nastąpi, galaktyki te często migoczą, pochłaniając ogromne ilości gazu i pyłu i stając się wyjątkowo jasnym aktywnym jądrem galaktycznym (AGN).

Jednak nie wszystkie procesy łączenia są sobie równe. W niektórych takich procesach tylko jedna czarna dziura staje się aktywna, podczas gdy w innych robią tak obie.

Zespół badawczy prowadzony przez Scotta Barrowsa z CU Bouldera odkrył, że pojedyncze aktywacje zdarzają się częściej w fuzjach, w których galaktyki są niedopasowane – lub gdy jedna galaktyka jest ogromna, a druga niewielka.

Kiedy łączą się niesymetryczne galaktyki, „proces ten jest mniej gwałtowny, i prowadzi on do zmniejszenia ilości gazu i pyłu opadających na czarne dziury”, powiedział Barrows, doktor habilitowany w Centrum Astrofizyki i Astronomii (CASA). „Im mniej materiału opadnie na czarne dziury, tym mniej prawdopodobne, że obie staną się AGN.”

Naukowcy przedstawili swoje odkrycia dzisiaj na briefingu prasowym na 232. posiedzeniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego, które trwa od 3 do 7 czerwca w Denver w Kolorado.

Barrows wraz ze swoimi współpracownikami wykorzystał dane zebrane za pomocą obserwatorium rentgenowskiego Chandra, aby systematycznie skanować nocne niebo w poszukiwaniu oznak AGN. Badacze zauważyli trwające procesy łączenia szukając „przesuniętych galaktyk” lub galaktyk z pojedynczym AGN, który znajduje się poza centrum galaktyki. Taki brak symetrii sugeruje, że druga supermasywna czarna dziura, która nie została włączona, może ukrywać się gdzieś w pobliżu.

Następnie badacze zgromadzili próbkę 10 przesuniętych galaktyk i porównali tę próbkę z galaktykami z parą AGN.

Rezultaty były zdumiewające: Dziewięć z dziesięciu galaktyk z aktywną czarną dziurą pochodziło z asymetrycznych połączeń lub przypadków, w których jedna galaktyka była ponad czterokrotnie większa od drugiej. Dwie trzecie galaktyk z dwoma aktywnymi czarnymi dziurami, przeciwnie, stanowiło efekt połączenia galaktyk o zbliżonych rozmiarach.

Barrows wyjaśnił, że gdy galaktyki o zbliżonej wielkości spotykają się, ich czarne dziury wywierają na siebie ogromne siły grawitacyjne. Te siły z kolei wysyłają chmury gazu i pyłu na czarne dziury.

„To te momenty, które pobierają energię z gazu i pyłu, pozwalając jej wpaść w jądro czarnej dziury” – powiedział Barrows. W asymetrycznych połączeniach „po prostu mamy do czynienia z mniejszymi siłami wywieranymi na gaz i pył w każdej galaktyce.”

Zespół nie znalazł żadnej regularności wskazującej na to, która czarna dziura zostanie aktywowana podczas procesu asymetrycznego łączenia. W niektórych przypadkach, powiedział Barrows, była to większa czarna dziura. W innych przypadkach mniejsza. Wkrótce badacze skupią się na tym, w jaki sposób zderzenia dwóch czarnych dziur wpływają na same galaktyki, w tym na tworzenie i niszczenie gwiazd.

Źródło: UC Boulder