Супермасивне црне рупе ‘снежне машине’ могу угушити формирање звезда у спиралним галаксијама

Чудни, климави млазници црних рупа могу обликовати читаве галаксије

Аутор: Јацек Кривко приредио Ли Билингс

Астрономи су деценијама знали да супермасивне црне рупе вребају у срцима у суштини свих великих галаксија, повремено уживајући у материјалу који пада и подригујући моћне млазове. Али оно што је мање јасно је како, тачно, ова активност обликује њихове околне галаксије.

Сада су истраживачи пронашли кључни део ове галактичке слагалице посматрајући како супермасивна црна рупа испаљује климави млаз у галаксији ВВ 340А, удаљеној неких 450 милиона светлосних година од Земље. Млаз делује као космичка снежна машина, одбацујући гас који би иначе подстакао стварање нових звезда. Резултат је објављен на овогодишњем зимском састанку Америчког астрономског друштва у Фениксу у Аризони.

„Конвенционално, постоје два начина изливања гаса изазвана супермасивним црним рупама у галаксијама“, каже Џастин Кадер, астрофизичар са Универзитета Калифорније, Ирвине и први аутор повезаног рада објављеног у Наука. У првом такозваном режиму зрачења, бело-врели, ужарени акрециони диск материје која пада, формира се око супермасивне црне рупе која се брзо храни, загревајући оближњи гас. Овај загрејани гас се затим шири и потискује хладнији гас напоље. „Можете да видите гас који тече из галаксије у овим широкоугаоним биконусним структурама“, објашњава Кадер.

О подршци научном новинарству

Ако уживате у овом чланку, размислите о томе да подржите наше награђивано новинарство претплата. Куповином претплате помажете да се обезбеди будућност упечатљивих прича о открићима и идејама које данас обликују наш свет.

У другом млазном режиму, црна рупа лансира млазове честица и радијације налик ватрогасним цревима са својих полова, кинетички гурајући околни гас далеко из галаксије. Ови млазњаци, међутим, обично додају звездани инвентар галаксије док гурају и сабијају облаке гаса који се онда гравитационо колабирају да би избацили још звезда.

У ВВ 340А, међутим, Кадер и његове колеге су пронашли млазове из супермасивне црне рупе који раде нешто сасвим другачије од било којег од ова два мода.

ВВ 340А је спирална галаксија која се спаја са другом, ВВ 340Б, формирајући систем који се заједнички назива ВВ 340. На небу, пар се појављује као небески узвичник, са диском ВВ 340Б оријентисаним лицем на лице као ивица узвичника ВВ 34да диска и ВВ диска ВВ 34он. За Кадера и његове колеге, ова оријентација на ивици била је срећа, омогућавајући им да лакше испитају унутрашње функционисање ВВ 340А. Оно што су открили како пуца из централне црне рупе галаксије није био стандардни, прави млазњак. Уместо тога, то је била загонетна структура у облику слова С, која је захтевала дубље истраживање да би се утврдила њена природа.

Користећи инфрацрвене очи свемирског телескопа Џејмс Веб, тим је могао да пробије густу прашину која покрива центар ВВ 340А и открије масивни облак прегрејане јонизоване плазме који се протеже на скоро 20.000 светлосних година – далеко већи од било ког другог облака плазме створене црним рупама. Накнадна оптичка посматрања у опсерваторији Кецк на Хавајима потврдила су да ова јонизована плазма није само мировала, већ је била избачена напоље огромним брзинама. Коначно, радио-посматрања ВВ 340А преко два радио-телескопа, Карл Г. Јански Вери Ларге Арраи и Атацама Ларге Миллиметер Арраи, показала су да је плазма била савршено поравната са млазом у облику слова С који долази из црне рупе.

Кадер и његови коаутори сматрају да је овај С облик обележје прецесије, истог колебања које видите у ротирајућем врху док успорава или у води која избацује из ротирајуће главе прскалице за травњак. Док се црна рупа окреће, њен млаз не усмерава само у једном правцу – он се креће кроз свемир у конусном кретању, гурајући гас који формира звезду из галаксије брзином од око 20 соларних маса годишње. То је довољно, процењују истраживачи, да скрати животни век формирања звезда ВВ 340А за око 250 милиона година.

„Двадесет соларних маса годишње није велика ствар“, каже Ендру Фабијан, британски астроном и бивши директор Института за астрономију на Универзитету у Кембриџу, који није био укључен у студију. „Али прецесирајући млаз као покретач одлива гаса је нешто ново. Он заиста показује да може значајно да помера материју у спиралној галаксији.“ Једно од још неодговорених питања за Кадера и његове колеге је шта тачно узрокује љуљање млазњака.

„Ови климави млазови нису уобичајени, али су примећени раније, углавном у џиновским елиптичним галаксијама“, каже Кадер, напомињући да се тренутно сматра да постоје два главна покретача понашања. Једна је нестабилност акреционог диска, у којој велика гомила гаса која пада према црној рупи повлачи диск материјала који га окружује, узрокујући његово нагињање.

Друга, вероватно узбудљивија могућност је да не постоји само једна црна рупа у центру ВВ 340А, већ две. Бинарни пар супермасивних црних рупа који круже једна око друге могао би гравитационо да врти млаз око себе као баштенско црево. „Колико ја знам, бинарна супермасивна црна рупа никада раније није директно посматрана. Не тврдимо да смо посматрали тоали то је једна од две могуће опције“, каже Кадер.

Радио посматрања веће резолуције, упарена са студијама које користе будуће опсерваторије као што је НАСА-ин римски свемирски телескоп Ненси Грејс, могле би да помогну да се разликују ове две могућности. У међувремену, тим је означио још 32 галаксије које су сличне ВВ 340А за даље испитивање. „Оно што желимо да видимо је интеракција различитих гасова у процесу спајања галаксија“, каже коаутор студије Вивиан У, такође на Универзитету Калифорније, Ирвине. „Могућност да то разумемо омогућило би нам да заправо одговоримо на једно од оних великих питања – да разумемо покретаче раста галаксија.

Време је да се заузмемо за науку

Ако вам се допао овај чланак, замолио бих вас за подршку. Сциентифиц Америцан служио је као заговорник науке и индустрије 180 година, а управо сада је можда најкритичнији тренутак у тој двовековној историји.

Био сам а Сциентифиц Америцан претплатник од моје 12 година, и то је помогло у обликовању начина на који гледам на свет. СциАм увек ме образује и одушевљава, и изазива осећај страхопоштовања према нашем огромном, предивном универзуму. Надам се да ће то учинити и за вас.

Ако ти претплатите се на Сциентифиц Америцанпомажете да осигурамо да је наша покривеност усредсређена на смислена истраживања и открића; да имамо ресурсе да извештавамо о одлукама које прете лабораторијама широм САД; и да подржавамо и надобудне и запослене научнике у време када вредност саме науке пречесто остане непризната.

Заузврат, добијате важне вести, задивљујући подкасти, бриљантна инфографика, не могу пропустити билтене, видео снимке које морате погледати, изазовне игре и најбоље писање и извештавање у свету науке. Можете чак поклонити некоме претплату.

Никада није било важнијег тренутка да устанемо и покажемо зашто је наука важна. Надам се да ћете нас подржати у тој мисији.