Supermasywne czarne dziury – czemu są aż tak olbrzymie
Supermasywne czarne dziury od lat są tajemnicą dla astronomów, ponieważ nie wiedzą oni jak te obiekty mogą osiągać tak niezwykle rozmiary. Najnowsze badanie wskazuje, że umożliwia to magnetyczny wiatr.
Astronomowie z Chalmers University of Technology w Szwecji, odkryli potężny wirujący, magnetyczny wiatr, który ich zdaniem sprawia, że supermasywne czarne dziury w centrach galaktyk mogą osiągać swoje niezwykłe rozmiary.
Wirujący wiatr, ujawniony za pomocą teleskopu ALMA w pobliskiej galaktyce ESO320-G030, sugeruje zdaniem badaczy, że podobne procesy są zaangażowane zarówno we wzrost czarnych dziur, jak i narodziny gwiazd. Badanie „A spectacular galactic scale magnetohydrodynamic powered wind in ESO 320-G030″ zostało opublikowe w czasopiśmie Astronomy and Astrophysics.
Jak tłumaczą naukowcy, większość galaktyk, w tym Droga Mleczna, ma w swoim centrum supermasywną czarną dziurę. Astronomowie od dawna zastanawiają się, w jaki sposób te zadziwiająco masywne obiekty osiągają masę milionów lub miliardów gwiazd.
W poszukiwaniu wskazówek dotyczących tej tajemnicy, naukowcy z Chalmers University of Technology, pod kierownictwem Marka Gorskiego i Susanne Aalto postanowili zbadać pobliską galaktykę ESO320-G030, odległą o 120 milionów lat świetlnych. Jest to bardzo aktywna galaktyka, w której gwiazdy powstają 10 razy szybciej niż w naszej galaktyce.
„Ponieważ galaktyka ta świeci bardzo jasno w podczerwieni, teleskopy mogą dostrzec uderzające szczegóły w jej centrum. Chcieliśmy zmierzyć światło cząsteczek unoszonych przez wiatry z jądra galaktyki, mając nadzieję na prześledzenie, w jaki sposób są one uruchamiane przez rosnącą lub rozwijającą się supermasywną czarną dziurę. Korzystając z ALMA, byliśmy w stanie badać światło zza grubych warstw pyłu i gazu” – mówi Aalto.
Aby zajrzeć za gęsty gaz znajdujący się przed centralną czarną dziurą, naukowcy zbadali światło z cząsteczek cyjanowodoru (HCN). Dzięki zdolności ALMA do obrazowania drobnych szczegółów i śledzenia ruchów w gazie – wykorzystując efekt Dopplera (zjawisko fizyczne polegające na powstawaniu różnicy częstotliwości fali wysyłanej przez jej źródło oraz częstotliwości fali rejestrowanej przez obserwatora) – odkryli wzory sugerujące obecność namagnesowanego, obracającego się wiatru.
Podczas gdy inne wiatry i dżety w centrum galaktyki wypychają materiał z supermasywnej czarnej dziury, nowo odkryty wiatr, jak wskazują badacze, dodaje kolejny proces, który może zamiast tego zasilać obiekty pomagać im rosnąć.
„Zaobserwowaliśmy, jak wiatry tworzyły spiralną strukturę, rozchodzącą się od centrum galaktyki. Kiedy zmierzyliśmy rotację, masę i prędkość materiału wypływającego na zewnątrz, ze zdziwieniem stwierdziliśmy, że możemy wykluczyć wiele wyjaśnień siły wiatru, na przykład formowanie się gwiazd. Zamiast tego przepływ na zewnątrz może być napędzany przez napływ gazu i wydaje się być utrzymywany razem przez pola magnetyczne” – tłumaczy Aalto.
Naukowcy uważają, że wirujący wiatr magnetyczny pomaga czarnej dziurze rosnąć. Ich zdaniem materia przemieszcza się wokół czarnej dziury, zanim może do niej wpaść. Materia zbliżająca się do obiektu gromadzi się w chaotycznym, wirującym dysku. Tam powstają pola magnetyczne, które stają się coraz silniejsze. Pomagają one unieść gaz i pył z dala od galaktyki, tworząc spiralny wiatr. Utrata materii na rzecz tego wiatru spowalnia również wirujący dysk – oznacza to, że może ona zasilać supermasywne czarne dziury.
Astronomom przypomina to środowisko kosmiczne o znacznie mniejszej skali, gdzie wiry gazu i pyłu, prowadzą do narodzin nowych gwiazd i planet.
„Powszechnie wiadomo, że gwiazdy na pierwszych etapach swojej ewolucji rozwijają się za pomocą wirujących wiatrów, przyspieszanych przez pola magnetyczne, podobnie jak wiatr w tej galaktyce. Nasze obserwacje pokazują, że supermasywne czarne dziury i małe gwiazdy mogą rosnąć dzięki podobnym procesom, ale w bardzo różnych skalach” – podsumowuje Gorski.
Emil Gołoś
