Obraz symulowany komputerowo przedstawia gaz z rozerwanej gwiazdy wpadający do czarnej dziury. Część tego gazu jest również wyrzucana z dużą prędkością w przestrzeń kosmiczną (NASA Goddard Space Flight Center z Greenbelt, MD, USA – Black Hole Caught Red-Handed in a Stellar Homicide / domena publiczna)
Międzynarodowa grupa astronomów z pomocą najmocniejszych teleskopów świata wykryła supermasywne czarne dziury w centrach galaktyk istniejących 10 mld lat temu. Prawdopodobnie mają one związek z gwałtownym hamowaniem powstawania nowych gwiazd.
Nasza spiralna galaktyka – Droga Mleczna wypełniona jest gwiazdami w różnym wieku, w tym takimi, które dopiero powstają. Jednak w innych galaktykach, tzw. eliptycznych, wszystkie gwiazdy są już stare i mniej więcej w tym samym wieku. Wskazuje to, że na wcześniejszym etapie życia takie galaktyki rodziły mnóstwo gwiazd, lecz nagle przestały – wyjaśniają naukowcy z japońskiego Uniwersytetu SOKENDAI.
If your light sources are too faint, just stack’em.
Combining the signals from 1000s of @COSMOSastro galaxies, @astro_kei17/@SokendaiU showed that #supermassiveBlackHoles helped quenching star formation in the early Universe.
🇬🇧https://t.co/yM39XduySX
🇩🇰https://t.co/fYLC3hEts2 pic.twitter.com/FAh210N4CM— DAWN – The Cosmic Dawn Center (@DAWNCopenhagen) May 31, 2022
Nie do końca wiadomo, dlaczego tak się stało. Jedna z możliwości jest taka, że w tych galaktykach supermasywne czarne dziury oddziaływały na międzygwiezdny gaz w takich sposób, że zaburzały tworzenie się nowych gwiazd.
Aby przetestować tę teorię, zespół z SOKENDAI i współpracownicy z innych ośrodków przyjrzeli się starym galaktykom, które istniały bagatela 10 mld lat temu. Oznacza to, że światło lecące od nich do Ziemi musiało pokonać dystans 10 mld lat świetlnych. Z tego powodu ich sygnał jest bardzo słaby, a obrazy niewyraźne.
Aby sobie z tym poradzić, badacze wykorzystali dane z projektu Cosmic Evolution Survey (COSMOS), w którym łączone są obserwacje największych teleskopów, w tym Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), czy Subaru Telescope. COSMOS obejmuje przy tym badania w zakresie fal radiowych, podczerwonych, widzialnych oraz rentgenowskich.
Zdjęcie z Teleskopu Kosmicznego Hubble’a NASA/ESA przedstawia osobliwą parę galaktyk zwaną Arp 116. Arp 116 składa się z olbrzymiej galaktyki eliptycznej znanej jako Messier 60 oraz znacznie mniejszej galaktyki spiralnej NGC 4647 (NASA, ESA, CC BY 3.0 / Wikimedia)
Korzystając z obserwacji w świetle widzialnym i podczerwonym, badacze zidentyfikowali dwie grupy galaktyk – z tworzącymi się gwiazdami i takie, w którym gwiazdy przestały już powstawać. Z kolei analizę promieniowania radiowego i rentgenowskiego wykorzystali do detekcji supermasywnych czarnych dziur.
Musieli posłużyć się jednak sprytnym zabiegiem. Ponieważ siła sygnału pojedynczych galaktyk w stosunku do zakłóceń była zbyt niska ze względu na odległość, naukowcy połączyli dane wielu galaktyk, aby stworzyć obrazy „galaktyki uśrednionej”.
Duża siła fal radiowych, jak i promieni X emitowanych przez galaktyki bez formujących się nowych gwiazd, wskazała na obecność supermasywnych czarnych dziur. Tego typu sygnał był jednocześnie znacznie słabszy w galaktykach, w których gwiazdy nadal się rodziły. Wyniki wskazują więc, że gwałtowne zatrzymanie powstawania gwiazd w galaktykach wczesnego wszechświata zbiega się w czasie z rosnącą aktywnością supermasywnych czarnych dziur.
Więcej informacji na stronach National Astronomical Observatory of Japan i Institute of Physics, IOP.
Autor: Marek Matacz, PAP.
