
Jak czarne dziury „zagładzają” swoje galaktyki macierzyste na śmierć
Astronomowie wykorzystali Teleskop Jamesa Webba, aby potwierdzić, że supermasywne czarne dziury mogą pozbawiać swoje galaktyki macierzyste paliwa potrzebnego do tworzenia nowych gwiazd.
Naukowcy z University of Cambridge, wykorzystali teleskop Webba do obserwacji galaktyki o rozmiarach zbliżonych do Drogi Mlecznej we wczesnym Wszechświecie, około dwa miliardy lat po Wielkim Wybuchu. Podobnie jak w większości dużych obiektów tego typu, w jej centrum znajdowała się supermasywna czarna dziura. Jednak galaktyka ta, zdaniem badaczy była zasadniczo „martwa” – w większości przestała tworzyć nowe gwiazdy. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy.
„Wiedzieliśmy z poprzednich obserwacji, że galaktyka ta jest w stanie wymierania – nie tworzy wielu gwiazd, biorąc pod uwagę jej rozmiar, i spodziewaliśmy się, że istnieje związek między czarną dziurą a końcem formowania się gwiazd. Jednak do czasu Webba nie byliśmy w stanie zbadać tego obiektu wystarczająco szczegółowo, aby potwierdzić ten związek i nie wiedzieliśmy, czy ten stan był tymczasowy czy trwały” – mówi Francesco D’Eugenio z University of Cambridge.

Galaktyka, oficjalnie oznaczona jako GS-10578, ale nazwana „Galaktyką Pablo” na cześć badacza, który ją szczegółowo obserwował, była masywna jak na tak wczesny okres we Wszechświecie, w którym się pojawiała – jej całkowita masa była około 200 miliardów razy większa niż masa Słońca, a większość jej gwiazd uformowała się między 12,5 a 11,5 miliarda lat temu.
„We wczesnym Wszechświecie większość galaktyk tworzyło wiele gwiazd, więc interesujące było zobaczyć tak masywną martwą galaktykę w tym okresie. Jeśli miała wystarczająco dużo czasu, aby osiągnąć tak masywny rozmiar, jakikolwiek proces, który zatrzymał formowanie się gwiazd, prawdopodobnie nastąpił stosunkowo szybko” – zaznacza profesor Roberto Maiolino z University of Cambridge.
Korzystając z Teleskopu Webba, naukowcy wykryli, że galaktyka ta wyrzucała duże ilości gazu z prędkością około tysiąca kilometrów na sekundę, wystarczająco szybko, aby uciec przed przyciąganiem grawitacyjnym. Te szybko poruszające się wiatry są „wypychane” z galaktyki przez czarną dziurę.
Podobnie jak inne galaktyki macierzyste akreujących czarnych dziur, „Galaktyka Pablo” zawierała szybko poruszające się wiatry gorącego gazu, ale zaobserwowane chmury były słabe i miały niską masę. Webb wykrył obecność nowego składnika wiatru, którego nie można było dostrzec za pomocą poprzednich teleskopów. Gaz ten był chłodniejszy, co oznacza, że jest gęstszy i co ważne nie emitował światła. Teleskop dzięki swoje czułości, mógł dostrzec te ciemne chmury gazu, ponieważ blokują one część światła z galaktyki znajdującej się za nimi.
Zdaniem astronomów, masa gazu wyrzuconego z galaktyki była większa niż ta, której potrzebowałaby ona do ciągłego tworzenia nowych gwiazd. Co skutkowało tym, że czarna dziura zagładzała swoją galaktykę na śmierć.
„Znaleźliśmy winowajcę. Czarna dziura zabiła swojego gospodarza i utrzymywała go w stanie uśpienia, odcinając źródło pożywienia, którego galaktyka potrzebowała do tworzenia nowych gwiazd” – podkreśla D’Eugenio.
Chociaż wcześniejsze modele teoretyczne przewidywały, że czarne dziury mają taki wpływ na galaktyki macierzyste, przed Webb’em nie było możliwe bezpośrednie wykrycie tego efektu.
Astronomowie wcześniej przewidywali, że koniec formowania się gwiazd ma gwałtowny, burzliwy wpływ na galaktyki, niszcząc ich kształt. Jednak obiekty w GS-10578, która ma kształt dysku, nadal poruszają się w uporządkowany sposób, co sugeruje, że nie zawsze tak jest.
„Wiedzieliśmy, że czarne dziury mają ogromny wpływ na galaktyki macierzyste i być może często zatrzymują formowanie się gwiazd, ale do czasu Webba nie byliśmy w stanie tego bezpośrednio potwierdzić. To kolejny sposób, w jaki ten teleksop jest ogromnym krokiem pod względem naszej zdolności do badania wczesnego Wszechświata i jego ewolucji” – podsumowuje Maiolino.
Emil Gołoś