Badania prowadzone przez University of Southampton ujawniły, w jaki sposób supermasywne czarne dziury (SMBH) żywią się obłokami gazu, które docierają do nich po przebyciu setek tysięcy lat świetlnych z jednej galaktyki do drugiej.
Międzynarodowy zespół naukowców wykazał, że istnieje kluczowy związek między oddziaływaniem sąsiednich galaktyk a ogromną ilością gazu potrzebną do “zasilania” tych gigantycznych, supergęstych zjawisk kosmicznych. Ich odkrycia mają zostać opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy.
Czarna dziura może powstać, gdy gwiazda zapada się, ściskając materię w stosunkowo niewielkiej przestrzeni. Zwiększa to siłę grawitacji do punktu, z którego nic nie może uciec, nawet światło – stąd nazwa.
Niektóre czarne dziury są gigantyczne, mają masy miliony razy większe niż nasze Słońce i emitują ogromne ilości energii. Są one znane jako „supermasywne czarne dziury”, a dokładnie to, w jaki sposób powstają lub uzyskują wystarczającą ilość paliwa, aby się zasilać, wciąż pozostaje tajemnicą.
Astrofizyk i główny badacz z University of Southampton, dr Sandra Raimundo, komentuje: „Supermasywne czarne dziury napędzają swoją aktywność, częściowo poprzez stopniowe gromadzenie się gazu z otaczającego je środowiska. Supermasywne czarne dziury mogą sprawić, że centra galaktyk będą świecić bardzo intensywnie” jasno, kiedy przechwytują gaz i uważa się, że proces ten może mieć duży wpływ na dzisiejszy wygląd galaktyk.Sposób, w jaki SMBH otrzymują wystarczającą ilość paliwa do podtrzymania swojej aktywności i wzrostu, wciąż stanowi dla astronomów zagadkę, ale praca, którą przeprowadziliśmy, stanowi krok w kierunku zrozumienia ten.”
Naukowiec z Southampton, współpracujący z naukowcami z uniwersytetów w Kopenhadze i Kalifornii, wykorzystał dane z 4-metrowego anglo-australijskiego teleskopu w Nowej Południowej Walii w Australii* do zbadania orbit gazu i gwiazd w dużej próbce ponad 3000 galaktyk . Zidentyfikowali te z obecnością tak zwanego „niewspółosiowego” gazu – innymi słowy, gazu, który obraca się w innym kierunku niż gwiazdy w galaktyce, sygnalizując przeszłe oddziaływanie galaktyk. Następnie odkryli, że galaktyki z źle ustawionym gazem mają wyższy odsetek aktywnych supermasywnych czarnych dziur.
Wyniki pokazały wyraźny związek między źle ustawionym gazem a aktywnością supermasywnej czarnej dziury – co sugeruje, że gaz jest przenoszony tam, gdzie spotykają się dwie galaktyki, wije się na ogromne odległości w przestrzeni, a następnie ulega ogromnym siłom grawitacyjnym supermasywnej czarnej dziury – wciągnięty i połknięty się jako podstawowe źródło paliwa. Astronomowie od dawna podejrzewali, że połączenie z inną galaktyką może dostarczyć tego źródła gazu, ale bezpośrednie dowody na to były nieuchwytne.
Dr Raimundo wyjaśnia: „Prace, które przeprowadziliśmy, pokazują, że obecność gazu, który jest źle ustawiony z gwiazd, jest powiązana ze wzrostem frakcji aktywnych supermasywnych czarnych dziur. Ponieważ źle ustawiony gaz jest wyraźnym znakiem interakcji między dwiema galaktykami w przeszłości, nasza praca pokazuje, że interakcje galaktyk dostarczają paliwa do zasilania aktywnych supermasywnych czarnych dziur.
„Po raz pierwszy zaobserwowano bezpośredni związek między powstawaniem i obecnością źle ustawionego gazu a zasilaniem aktywnych supermasywnych czarnych dziur”.
Dr Marianne Vestergaard, współautorka badania, podkreśla: „Ekscytujące w tych obserwacjach jest to, że możemy teraz po raz pierwszy zidentyfikować przechwycony gaz i prześledzić jego drogę aż do centrum, w którym znajduje się czarna dziura to pożera”.
Naukowcy mają teraz nadzieję rozszerzyć swoje badania i wykorzystać swoje odkrycia do obliczenia, jaka część całkowitej masy supermasywnych czarnych dziur wyrosła z tego mechanizmu i jak ważne było to we wczesnym Wszechświecie.