Astronomowie zaobserwowali jeden z najbardziej spektakularnych przykładów „ponownego przebudzenia” supermasywnej czarnej dziury. W centrum odległej galaktyki radiowej J1007+3540 doszło do wznowienia aktywności po niemal 100 milionach lat ciszy. Efektem jest imponująca struktura rozciągająca się na prawie milion lat świetlnych, porównywana przez badaczy do kosmicznego wulkanu wyrzucającego materię na olbrzymią skalę.
Odkrycie to ma szczególne znaczenie dla badań nad ewolucją galaktyk. Pokazuje, że wzrost i rozwój galaktyk nie przebiegają w sposób spokojny i ciągły, lecz są wynikiem cyklicznych, gwałtownych epizodów aktywności czarnych dziur oraz ich zderzenia z otoczeniem. J1007+3540 stanowi wyjątkowe laboratorium kosmiczne, w którym można jednocześnie śledzić odradzanie się dżetów, ich oddziaływanie z otoczeniem oraz długoterminowe skutki wcześniejszych erupcji.
Większość galaktyk skrywa w swoich centrach supermasywne czarne dziury, jednak tylko nieliczne z nich wytwarzają ogromne dżety radiowe — strumienie namagnesowanej plazmy emitujące silne promieniowanie radiowe. W przypadku J1007+3540 obserwacje radiowe ujawniły wyraźne dowody na wielokrotne epizody takiej aktywności. Najnowsze obrazy pokazują jasny, zwarty wewnętrzny dżet, będący jednoznacznym sygnałem niedawnego „przebudzenia” centralnego silnika galaktyki. Otacza go rozległy kokon starej, już nieco wyblakłej plazmy, która jest pozostałością po wcześniejszych fazach aktywności, silnie zdeformowaną przez warunki panujące w otoczeniu.
Wszystkie te obserwacje zostały uzyskane dzięki bardzo czułym interferometrom radiowym: europejskiej sieci LOFAR (Low Frequency Array) oraz zmodernizowanemu indyjskiego radioteleskopowi uGMRT (upgraded Giant Metrewave Radio Telescope). Wyniki badań opublikowano w prestiżowym periodyku Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Kluczową rolę w kształtowaniu obserwowanych struktur odgrywa środowisko, w którym znajduje się galaktyka. J1007+3540 leży wewnątrz masywnej gromady galaktyk wypełnionej ekstremalnie gorącym i gęstym gazem. To środowisko wywiera olbrzymie ciśnienie zewnętrzne — znacznie większe niż w przypadku typowych galaktyk radiowych. Gdy nowo uruchomione dżety próbują przebić się na zewnątrz, są wyginane, ściskane i zniekształcane przez oddziaływanie z tym gęstym ośrodkiem.
Szczególnie wyraźnie widać to w północnym płacie radiowym, który jest silnie skompresowany i zdeformowany. Obserwacje LOFAR ujawniają charakterystyczny zakrzywiony przepływ wsteczny plazmy, spychanej na bok przez otaczający gaz gromady. Z kolei dane z uGMRT pokazują, że ten obszar ma bardzo strome widmo radiowe, co oznacza, że zawarte w nim cząstki są niezwykle stare i utraciły znaczną część swojej energii — kolejny dowód na wpływ środowiska.
Dodatkowym elementem jest długi, słaby ogon rozproszonej emisji radiowej, ciągnący się na południowy zachód. Świadczy on o tym, że namagnesowana plazma jest wciągana i rozciągana w obrębie gromady od milionów lat, pozostawiając za sobą delikatny, niemal eteryczny ślad. Galaktyka nie tylko więc emituje dżety, lecz sama podlega intensywnym modyfikacjom przez otaczające ją środowisko.
Dla naukowców takie obiekty są bezcenne. Pozwalają badać, jak często czarne dziury przechodzą między fazami aktywności i uśpienia, jak stara plazma radiowa oddziałuje z gorącym gazem gromad galaktyk oraz w jaki sposób powtarzające się erupcje mogą zmieniać strukturę galaktyk na przestrzeni miliardów lat. Zespół badawczy planuje teraz jeszcze dokładniejsze obserwacje jądra J1007+3540, aby śledzić drogę odrodzonych dżetów w tym burzliwym środowisku i lepiej zrozumieć mechanizmy rządzące cyklem życia galaktyk.