Czarna dziura J1007+3540 budzi się po 100 milionach lat ciszy

Czarna dziura w centrum galaktyki J1007+3540 przez blisko sto milionów lat pozostawała w całkowitej bezczynności. Teraz się przebudziła — a jej nowo uruchomione dżety plazmy rozciągają się na prawie milion lat świetlnych w głębokim kosmosie. Międzynarodowy zespół astronomów pod kierownictwem Shobhy Kumari z Midnapore City College w Indiach udokumentował to przebudzenie w badaniu opublikowanym w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Do obserwacji użyto dwóch radioteleskopów: sieci LOFAR w Holandii oraz zmodernizowanego uGMRT w Indiach. Uzyskane obrazy radiowe ujawniają wyraźnie warstwową strukturę: zewnętrzną otoczkę starej, osłabionej plazmy z poprzedniego wybuchu — szacowanego na kilkaset milionów lat — oraz wewnątrz niej kompaktowy, jasny dżet będący jednoznacznym dowodem na ponowne uruchomienie centralnego silnika. Przerwa między obydwoma fazami aktywności wynosi około stu milionów lat. „To jak obserwowanie, jak kosmiczny wulkan wybucha ponownie po epoce spokoju — tyle że ten jest wystarczająco duży, by rzeźbić struktury rozciągające się na prawie milion lat świetlnych,” powiedziała Kumari.

Dla orientacji: milion lat świetlnych to mniej więcej dziesięciokrotność średnicy Drogi Mlecznej.

Może Ci się spodobaćNaprężeniowo inżynierowane filmy La₃Ni₂O₇ osiągają nadprzewodnictwo 40K bez ekstremalnego ciśnienia

Starcie dżetów z gazem gromady

J1007+3540 znajduje się wewnątrz masywnej gromady galaktyk wypełnionej ekstremalnie gorącym gazem. Gaz ten wywiera zewnętrzne ciśnienie znacznie wyższe niż to, z którym styka się większość radiogalaktyk. Nowo uruchomione dżety nie przemieszczają się więc po prostych liniach ku próżni — są wyginane, ściskane i deformowane przez to nieprzyjazne środowisko. Obrazy z LOFAR pokazują, że północny płat galaktyki jest fizycznie ściśnięty i skrzywiony, z plazmą, która wydaje się być odpychana wstecz przez opór otaczającego gazu. Dane z uGMRT potwierdzają, że ten obszar zawiera bardzo stare cząstki, które przez miliony lat utraciły większość swojej energii pod wpływem środowiska.

„J1007+3540 to jeden z najwyraźniejszych przykładów epizodycznego aktywnego jądra galaktyki z oddziaływaniem dżet–gromada, gdzie gorący otaczający gaz wygina, ściska i deformuje dżety,” wyjaśnił współautor Sabyasachi Pal.

Co to oznacza dla ewolucji galaktyk

Wynika z badania, że to zderzenie między wybuchową siłą czarnej dziury a oporem środowiska gromady nie jest zjawiskiem marginalnym. Kiedy dżety aktywnego jądra galaktyki wtłaczają energię kinetyczną w otaczający gaz, mogą uniemożliwić temu gazowi ochłodzenie się i zapadnięcie w nowe gwiazdy — mechanizm określany mianem sprzężenia zwrotnego AGN. Częstotliwość i intensywność wybuchów determinują zatem tempo wzrostu całej galaktyki. Galaktyka goszcząca J1007+3540 to masywna eliptyczna z gwiazdami powstałymi ponad dwanaście miliardów lat temu, a mimo to wciąż produkuje nowe gwiazdy w tempie przekraczającym sto mas Słońca rocznie. Cykl niszczenia i tworzenia jest daleki od zakończenia.

Należy odnotować ograniczenia badania. Szacunek stu milionów lat dla okresu bezczynności opiera się na modelach starzenia plazmy — czyli na tempie, z jakim elektrony tracą energię w polu magnetycznym z upływem czasu. Modele te obarczone są znaczną niepewnością przy skalach tu rozważanych. Przedział uśpienia stanowi zatem uzasadnione oszacowanie, a nie pomiar bezpośredni, i przyszłe obserwacje mogą go zmodyfikować. Badanie koncentruje się ponadto na jednym obiekcie: jak powszechne są podobne cykle w ogólnej populacji olbrzymich radiogalaktyk, pozostaje kwestią otwartą.

Zespół zapowiedział obserwacje uzupełniające przy wyższej rozdzielczości, mające na celu zbadanie jądra J1007+3540 i śledzenie, jak reaktywowane dżety rozchodzą się przez ośrodek wewnątrz gromady. Ustalono, że wyniki te mają przyczynić się do dokładniejszego zrozumienia, w jaki sposób supermasywne czarne dziury regulują na kosmologicznych skalach czasu losy zamieszkiwanych przez nie galaktyk.

Więcej podobnych

Próbki z asteroidy Bennu zawierają kluczowe składniki życia

Zablokowanie jednego białka zamienia komórki odpornościowe w skuteczniejsze niszczyciela raka

Polowanie na ruten: jak sztuczna inteligencja uczyniła z rzadkiego metalu nowe złoto

Lirydy: Spektakularny deszcz meteorów rozświetli kwietniowe niebo

TRAPPIST-1 b i c nie mają atmosfery: Webb mierzy różnicę 400 stopni

Światło zawsze ukrywało wszechświat 48 wymiarów