Najnowsze badania astronomów przyniosły niespodziewane wyniki. Wbrew temu, co przypuszczano do tej pory, większość czarnych dziur znajdujących się centrach galaktyk nie zostało aktywowanych w wyniku połączenia obiektów tego typu. Artykuł na ten temat zostanie opublikowany w czasopiśmie "The Astrophysical Journal".
Rozbudzone przez zderzenie?
W centrach większości (jeśli nie wszystkich) dużych galaktyk znajdują się supermasywne czarne dziury. Ich masy można liczyć w milionach, a nawet miliardach mas Słońca. W wielu galaktykach, w tym także w Drodze Mlecznej, centralna czarna dziura jest spokojna. Jednak w niektórych z nich, szczególnie we wczesnej historii wszechświata, takie "potwory" pożerały otaczającą je materię i emitowały intensywne promieniowanie. Jedną z zagadek, które dotychczas nie zostały rozwiązane, jest pochodzenie materii aktywującej takie uśpione czarne dziury. Ich aktywacja wzbudza gwałtowne wybuchy w centrum galaktyk - stają się one wtedy aktywnymi jądrami galaktyk (ang. active galactic nucleus - AGN).
Do tej pory wielu astronomów uważało, że większość aktywnych galaktyk została zainicjowana poprzez mergery - zderzenia galaktyk. Drugą z rozważanych sytuacji było bliskie przejście dwóch galaktyk obok siebie - takie, w którym zaburzona materia stawała się paliwem dla centralnej czarnej dziury. Najnowsze wyniki pokazują jednak, że ta koncepcja może się dla wielu aktywnych galaktyk nie sprawdzać.
5 lat tropili galaktyki
Międzynarodowy zespół naukowców zbadał ponad 600 aktywnych galaktyk w obszarze nieba zwanym polem COSMOS. Astronomowie stwierdzili, że ekstremalnie jasne aktywne jądra galaktyk są rzadkie, a większość aktywnych galaktyk w ciągu ostatnich 11 miliardów lat było jedynie przeciętnie jasnych.
Te wyniki dla naukowców nie były zaskoczeniem. Niespodzianką okazały się za to dane, które wskazały, że większość tych mniej jasnych aktywnych galaktyk nie zostało wzbudzonych przez zderzenia między nimi, nawet w bardzo odległej przeszłości.
Aktywne jądra galaktyk ujawniają swoją obecność poprzez promieniowanie rentgenowskie emitowane z okolic czarnych dziur. Podczas opisywanych badań były one wykrywane przez należące do Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) obserwatorium kosmiczne XMM-Newton. Te same galaktyki były jednocześnie obserwowane przez należący do Europejskiego Obserwatorium Południowego instrument VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop) - dzięki niemu było możliwe wyznaczenie odległości do badanych obiektów. Połączenie wyników obu obserwacji pozwoliło astronomom utworzyć trójwymiarową mapę pokazującą lokalizację aktywnych galaktyk.
Operacja była skomplikowana i trwał długo. - Zajęło to ponad pięć lat, ale udało nam się otrzymać jeden z największych i najbardziej kompletnych katalogów galaktyk aktywnych na niebie rentgenowskim - mówi Marcella Brusa, członek zespołu prowadzącego badania.
Nie było zderzeń
Astronomowie mogli następnie użyć nowej mapy do określenia, w jaki sposób galaktyki aktywne są rozmieszczone i porównać obserwacje z teoretycznymi przewidywaniami. Mogli także zobaczyć, w jaki sposób zmieniało się rozłożenie galaktyk wraz z wiekiem wszechświata w ciągu ostatnich 11 miliardów lat.
Członkowie zespołu zauważyli, że aktywne jądra galaktyk są przeważnie obecne w dużych, masywnych galaktykach zawierających znaczne ilości ciemnej materii - wbrew temu, co wynikało z przewidywań teoretycznych. Gdyby większość aktywnych jąder galaktyk była konsekwencją mergerów, powinny być one odnajdywane w galaktykach o średniej masie (około biliona razy większej niż masa Słońca). Zespół stwierdził jednak, że większość AGN-ów znajduje się w galaktykach o masach około 20 razy większych niż wartość przewidywana przez teorię mergerów. - Te rezultaty dają nam nowy pogląd na to, w jaki sposób supermasywne czarne dziury rozpoczynają swoje ucztowanie - mówi Viola Allevato, główna autorka publikacji w "The Astrophysical Journal". - Wyniki wskazują, że czarne dziury są zazwyczaj zasilane przez procesy wewnątrz galaktyki, takie jak niestabilności dyskowe i wybuchy gwiazd, a nie przez zderzenia galaktyk.
- Nawet w odległej przeszłości, do prawie 11 miliardów lat wstecz, zderzenia galaktyk mogą odpowiadać jedynie za niewielki procent średnio jasnych galaktyk aktywnych. W tamtym okresie galaktyki znajdowały się bliżej siebie, więc oczekuje się, że mergery były znacznie częstsze niż w bliższej nam przeszłości. To czyni nasze wyniki jeszcze bardziej zaskakującymi - podsumował związany z badaniami Alexis Finoguenov.
(ew/pap)