Teleskop Chandra X-ray Observatory zbadał wpływ czarnych dziur na otoczenie

Ogromne czarne dziury wystrzeliwują w przestrzeń kosmiczną potężne wiązki cząstek, co znacząco wpływa na otaczające je galaktyki. Należący do NASA kosmiczny teleskop Chandra X-ray Observatory zaobserwował jak te niezwykle gęste obiekty wpływają na swoje sąsiedztwo.

Astronomowie z NASA śledzili 16 supermasywnych czarnych dziur w galaktykach otoczonych gorącym gazem wykrytym w promieniowaniu rentgenowskim przez Chandra X-ray. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal.

Korzystając z danych radiowych z Very Long Baseline Array (VLBA), naukowcy zbadali kierunki wiązek – zwanych również dżetami – cząstek wystrzeliwanych przez czarne dziury, nawet kilka lat świetlnych od nich. Dało to astronomom obraz tego, gdzie obecnie skierowane są wiązki, widziane z Ziemi, a każda czarna dziura wystrzeliwuje dwie, w przeciwnych kierunkach.

Kolejno badacze wykorzystali dane z Chandra X-ray Observatory do uchwycenia par wgłębień lub pęcherzyków w gorącym gazie, które zostały utworzone w przeszłości przez wiązki wypychające gaz na zewnątrz. Lokalizacje dużych zewnętrznych przestrzeni wskazuje kierunek, w którym dżety były skierowane miliony lat wcześniej. Naukowcy porównali następnie kierunki wiązek radiowych z kierunkami par wgłębień.

„Odkryliśmy, że około jedna trzecia wiązek jest teraz skierowana w zupełnie innych kierunkach niż wcześniej. Te czarne dziury, podobnie jak Gwiazda Śmierci obraca się i wskazują nowe cele, podobnie jak fikcyjna stacja kosmiczna w Gwiezdnych Wojnach” – mówi Francesco Ubertosi z University of Bologna.

Dane rentgenowskie i radiowe, zdaniem badaczy wskazały, że wiązki mogą zmieniać kierunki o prawie 90 stopni w niektórych przypadkach i w skali czasowej od miliona lat do kilkudziesięciu milionów lat.

„Biorąc pod uwagę, że te czarne dziury mają prawdopodobnie ponad 10 miliardów lat. Uważamy, że duża zmiana kierunku w ciągu kilku milionów lat jest szybka” – zaznacza Gerrit Schellenberger z Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian (CfA).

Naukowcy twierdzą, że wiązki z czarnych dziur i wyrzeźbione przez nie wgłębienia odgrywają ważną rolę w powstawaniu wielu gwiazd w galaktykach. Dżety pompują energię do gorącego gazu w galaktyce i wokół niej, zapobiegając jego ochłodzeniu na tyle, by mogła powstać ogromna liczba nowych gwiazd. Jeśli wiązki zmienią kierunek o duże wartości, mogą zahamować formowanie się gwiazd na znacznie większych obszarach galaktyki.

„Galaktyki te są zbyt odległe, aby stwierdzić, czy wiązki z czarnych dziur uszkadzają gwiazdy i ich planety, ale jesteśmy pewni, że zapobiegają formowaniu się wielu obiektów kosmicznych” – podkreśla Ewan O’Sullivan z CfA.

Astronomowie nie wiedzą dokładnie, w jaki sposób dżety z czarnych dziur obracają się w ten sposób. Zakładają, że kierunek wiązek z każdej z tych czarnych dziur, które prawdopodobnie wirują, pokrywa się z ich osią obrotu, co oznacza, że wiązki skierowane są wzdłuż linii łączącej bieguny.

Ważnym źródłem energii dla dżetów, zdaniem naukowców, jest prawdopodobnie materia w dysku wirującym wokół czarnej dziury i opadającym do wewnątrz. Proces ten wymuszałby ustawienie wiązek prostopadle do dysku. Jeśli materia spadałaby w kierunku czarnej dziury pod innym kątem, który nie byłby równoległy do dysku, mogłoby wpłynąć na kierunek osi obrotu czarnej dziury.

„Możliwe, że materiał gwałtownie spadający w kierunku czarnych dziur pod innym kątem przez wystarczająco długi czas przeciągnąłby ich osie obrotu w innym kierunku. Powodując, że wiązki skierowałyby się w innym kierunku” twierdzi Jan Vrtilek,z CfA.

Emil Gołoś