Czarna dziura stworzyła gromadę gwiazd SDSS J1531

Astronomowie odkryli jeden z najpotężniejszych wybuchów czarnej dziury, jakie kiedykolwiek zarejestrowano. Eksplozja sprzed miliardów lat może pomóc wyjaśnić powstawanie gromady gwiazd znanej jako SDSS J1531, która przypomina koraliki na sznurku.

Jak tłumaczą badacze, odkrycia dokonano w układzie znanym jako SDSS J1531+3414 (w skrócie SDSS J1531), który znajduje się 3,8 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Do badania wykorzystano kilka teleskopów, w tym należące do NASA Obserwatorium Rentgenowskie Chandra oraz radioteleskop LOFAR (Low Frequency Array).

SDSS J1531 to masywna gromada galaktyk zawierająca setki pojedynczych galaktyk oraz ogromne chmury gorącego gazu i ciemnej materii. W sercu SDSS J1531 zderzają się ze sobą dwie największe galaktyki gromady.

Wokół tych łączących się gigantów znajduje się grupa 19 dużych gromad gwiazd, zwanych supergromadami, ułożonych w formację „S”, która przypomina koraliki na sznurku. Astronomowie wykorzystali dane rentgenowskie, radiowe i optyczne, aby odkryć, w jaki sposób prawdopodobnie uformował się ten niezwykły łańcuch gromad gwiazd.

Odkrycie dowodów na starożytną erupcję czarnej dziury w SDSS J1531 dostarczyło naukowcom istotnej wskazówki. Wybuch ten prawdopodobnie miała miejsce, gdy supermasywna czarna dziura w centrum jednej z dużych galaktyk wytworzyła niezwykle silny dżet. Gdy przemieszczał się on w przestrzeni kosmicznej, odepchnął otaczający go gorący gaz od czarnej dziury, tworząc gigantyczną wnękę. Badanie zostało opublikowane w The Astrophysical Journal.

Osase Omoruyi, który kierował badaniem w Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, porównał znalezienie tej wnęki do odkopania zakopanej skamieliny. „Patrzymy już na ten system tak, jak istniał cztery miliardy lat temu, niedługo po uformowaniu się Ziemi. Ta starożytna wnęka, skamielina wpływu czarnej dziury na galaktykę-gospodarza i jej otoczenie, mówi nam o kluczowym wydarzeniu, które miało miejsce prawie 200 milionów lat wcześniej w historii gromady” – mówi.

Dowody na istnienie wnęki pochodzą ze „skrzydeł” jasnej emisji rentgenowskiej, widocznej za pomocą Chandry, śledzącej gęsty gaz w pobliżu centrum SDSS J1531. Skrzydła te tworzą krawędź wnęki, a mniej gęsty gaz pomiędzy nimi jest jej częścią. LOFAR zobrazował fale radiowe pochodzące z pozostałości energetycznych cząstek dżetów wypełniających gigantyczną wnękę. Zdaniem naukowców, wszystkie te dane dostarczają przekonujących dowodów na istnienie starożytnej, potężnej eksplozji.

Astronomowie odkryli również zimny i ciepły gaz znajdujący się w pobliżu otworu wnęki, wykryty przez Atacama Large Millimeter and submillimeter Array (ALMA) i Gemini North Telescope. Badacze twerdzą, że część gorącego gazu wypchniętego z czarnej dziury ostatecznie ochłodziła się, tworząc zimny i ciepły gaz. Uważają, że efekty pływowe z dwóch łączących się galaktyk skompresowały gaz wzdłuż zakrzywionych ścieżek, co doprowadziło do powstania gromad gwiazd tworzących wzór „koralików na sznurku”.

„Zrekonstruowaliśmy prawdopodobną sekwencję zdarzeń w tej gromadzie, która miała miejsce w szerokim zakresie odległości i czasu. Zaczęło się od czarnej dziury o średnicy ułamka roku świetlnego, tworzącej wnękę o szerokości prawie 500 tysięcy lat świetlnych. To pojedyncze zdarzenie zapoczątkowało formowanie się młodych gromad gwiazd prawie 200 milionów lat później, z których każda ma średnicę kilku tysięcy lat świetlnych” – podsumowuje Grant Tremblay, współautor badania.

Emil Gołoś