Astronomowie przechwycili świetlne echo umierającej czarnej dziury

W centrach galaktyk takich jak Droga Mleczna leżą supermasywne czarne dziury (a przynajmniej tak zdaje się astrofizykom), charakteryzujące się masami milion a nawet bilion razy większymi niż masa Słońca. Te często nazywane są „aktywnymi jądrami galaktyk”, bowiem wyrzucają w przestrzeń kosmiczną ogromne ilości promieniowania. Jak wiadomo, wszystko przemija, a więc i te aktywne jądra z czasem muszą gasnąć. Naukowcy nigdy nie mieli okazji dobrze poznać tego procesu, aż do teraz.

Nieoczekiwane wyniki obserwacji

Niedawno, badacze którym przewodził Kohei Ichikawa – astronom z japońskiego Uniwersytetu Tohuku w mieście Sendai – dostrzegli coś, co ich zdaniem jest aktywnym jądrem galaktyki u kresu jego „żywota”. Jądro to znajduje się w odległej galaktyce Arp 187.

Ichikawa obserwował wraz ze swoimi współpracownikami galaktykę Arp 187 z pomocą radioteleskopów obserwatorium ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) w Chile oraz obserwatorium VLA (Very Large Array) w Nowym Meksyku. Dzięki nim zauważono, że posiada ona bliźniacze dżety, czyli gigantyczne strumienie zjonizowanego gazu, których źródłem jest jej centrum. Takie strumienie świadczą o tym, że galaktyka posiada aktywne jądro. Niemniej, badacze nie wykryli w pobliżu centrum galaktyki promieniowania radiowego, które także powinno wydostawać się z aktywnego jądra.

Kompozytowy obraz galaktyki Arp 187 przedstawiający obserwacje w zakresie promieniowania radiowego. Widać na nim wyraźne płaty bliźniaczych dżetów, jednak centrum zdjęcia jest czarne, co świadczy o braku emisji. | Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Ichikawa et al.

W związku z powyższym astronomowie przyjrzeli się centrum galaktyki Arp 187 ponownie, tym razem z pomocą należącego do NASA satelity NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array), prowadzącego obserwacje w zakresie wysokoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego. Takie promieniowanie również z reguły emitowane jest przez aktywne jądra galaktyk w dużych ilościach, ale dane z NuSTAR pokazały, że nie jest tak w przypadku jądra Arp 187.

Jądro, które zgasło

Co to wszystko oznacza? Zdaniem naukowców wyniki obserwacji świadczą o tym, że w ciągu kilku ostatnich tysięcy lat aktywne jądro galaktyki Arp 187 musiało przestać być aktywnym jądrem. Zjonizowany gaz dżetów galaktyki udało się im dostrzec tylko dlatego, że są one naprawdę ogromne i rozciągają się na długość około 3000 lat świetlnych. Zatem, chociaż jądro Arp 187 umarło, materię dżetów będzie można podziwiać jeszcze bardzo długo, może nawet przez kilka tysięcy lat. Badacze nazywają to zjawisko „świetlnym echo”.

Schemat przedstawiający aktywne jądro galaktyki (po lewej) oraz jądro galaktyki, które przestało być aktywne tak jak w Arp 187 (po prawej). Jako że dżety Arp 187 rozciągają się na długość 3000 lat świetlnych, wciąż możemy je obserwować, mimo że jądro galaktyki przestało je tworzyć. | Źródło: Ichikawa et al.

Omawiane odkrycie było naprawdę nieoczekiwane. Jak sądzą badacze, może ono rzucić wiele światła na temat tego, co dzieje się w aktywnych jądrach galaktyk, gdy te „umierają. W najbliższej przyszłości astronomowie zamierzają szukać kolejnych gasnących jąder. Kto wiem, może prędzej czy później je odnajdą.

„Będziemy szukać więcej umierających jąder galaktyk, przy użyciu takiej metody, jak w przypadku tych badań.”, powiedział Ichikawa. „Uzyskamy również uzupełniające obserwacje o wysokiej rozdzielczości przestrzennej, aby przyjrzeć się dopływom i odpływom gazu, które mogą wyjaśnić, w jaki sposób doszło do wstrzymania aktywności w aktywnym jądrze galaktyki.”

Źródło: Uniwersytet Tohoku, fot. tyt. Canva