Astronomowie odkryli, że supermasywne czarne dziury przesłonięte przez pył mają większe szanse na wzrost i uwolnienie ogromnych ilości energii, gdy znajdują się wewnątrz galaktyk, które mają zderzyć się z sąsiednią galaktyką. Nowe prace, prowadzone przez naukowców z Newcastle University, zostały opublikowane w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Galaktyki, w tym nasza Droga Mleczna, zawierają w swoich centrach supermasywne czarne dziury. Mają masy równoważne milionom, a nawet miliardom mas Słońca. Te czarne dziury rosną, „zjadając” spadający na nie gaz. Jednak to, co napędza gaz wystarczająco blisko czarnych dziur, aby tak się stało, pozostaje tajemnicą.
Jedną z możliwości jest to, że gdy galaktyki są wystarczająco blisko siebie, prawdopodobnie zostaną przyciągane grawitacyjnie do siebie i „połączą się” w jedną większą galaktykę.
W końcowej fazie swojej podróży do czarnej dziury gaz zapala się i wytwarza ogromne ilości energii. Energię tę zwykle wykrywa się za pomocą światła widzialnego lub promieniowania rentgenowskiego. Jednak astronomowie prowadzący te badania byli w stanie wykryć rosnące czarne dziury tylko za pomocą światła podczerwonego. Zespół wykorzystał dane z wielu różnych teleskopów, w tym Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i podczerwonego Kosmicznego Teleskopu Spitzera.
Naukowcy opracowali nową technikę, aby określić, jakie jest prawdopodobieństwo, że dwie galaktyki znajdują się bardzo blisko siebie i oczekuje się, że zderzą się w przyszłości. Zastosowali tę nową metodę do setek tysięcy galaktyk w odległym wszechświecie (patrząc na galaktyki utworzone od 2 do 6 miliardów lat po Wielkim Wybuchu), próbując lepiej zrozumieć tzw. oczekuje się, że galaktyka Wszechświata i wzrost czarnej dziury miały miejsce.
Zrozumienie, w jaki sposób czarne dziury rosły w tym czasie, ma fundamentalne znaczenie we współczesnych badaniach galaktycznych, zwłaszcza że może dać nam wgląd w supermasywną czarną dziurę znajdującą się wewnątrz Drogi Mlecznej oraz w ewolucję naszej galaktyki w czasie.
Ponieważ są tak daleko, tylko niewielka liczba kosmicznych galaktyk południowych spełnia wymagane kryteria, aby uzyskać precyzyjne pomiary ich odległości. To sprawia, że bardzo trudno jest określić z dużą precyzją, czy dowolne dwie galaktyki są bardzo blisko siebie.
Niniejsze badanie przedstawia nową metodę statystyczną mającą na celu przezwyciężenie wcześniejszych ograniczeń związanych z dokładnym pomiarem odległości galaktyk i supermasywnych czarnych dziur w kosmicznym południe. Stosuje podejście statystyczne do określania odległości galaktyk za pomocą obrazów przy różnych długościach fal i eliminuje potrzebę spektroskopowych pomiarów odległości dla poszczególnych galaktyk.
Oczekuje się, że dane napływające z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba w nadchodzących latach zrewolucjonizują badania w podczerwieni i ujawnią jeszcze więcej tajemnic dotyczących wzrostu tych zakurzonych czarnych dziur.
Sean Dougherty, student studiów podyplomowych na Uniwersytecie w Newcastle i główny autor artykułu, mówi: „Nasze nowatorskie podejście dotyczy setek tysięcy odległych galaktyk za pomocą podejścia statystycznego i pyta, jakie jest prawdopodobieństwo, że dowolne dwie galaktyki znajdują się blisko siebie i jakie jest prawdopodobieństwo, że będą na kursie kolizyjnym”.
Dr Chris Harrison, współautor badania: „Te supermasywne czarne dziury są bardzo trudne do znalezienia, ponieważ promieniowanie rentgenowskie, którego astronomowie zwykle używają do znajdowania tych rosnących czarnych dziur, jest blokowane i nie jest wykrywane przez nasze teleskopy. Ale te same czarne dziury można znaleźć za pomocą światła podczerwonego, które jest wytwarzane przez otaczający je gorący pył”.
Dodaje: „Trudność w znalezieniu tych czarnych dziur i ustaleniu dokładnych pomiarów odległości wyjaśnia, dlaczego ten wynik był wcześniej trudny do ustalenia tych odległych galaktyk„ kosmicznego południa ”. Dzięki JWST spodziewamy się znaleźć znacznie więcej tych ukrytych, rosnących czarnych dziur. JWST będzie znacznie lepiej je wyszukiwać, dlatego będziemy mieli o wiele więcej do zbadania, w tym te, które są najtrudniejsze do znalezienia. Stamtąd możemy zrobić więcej, aby zrozumieć otaczający je pył i dowiedzieć się, ile jest ukrytych w odległych galaktykach”.