W Galaktyce Andromedy znajduje się dziwny kształt. W końcu wiadomo, dlaczego

Galaktyka Andromedy, znana też jako Messier 31, M31 lub NGC 224, to największa i najjaśniejsza galaktyka nieba północnego, wchodząca w skład tak zwanej grupy lokalnej, do której należy również Droga Mleczna. Jedną z jej najciekawszych cech jest położona jej centrum, około 2,5 miliona lat świetlnych stąd, dziwnie ukształtowana gromada gwiazd. Przez dziesięciolecia ta gromada stanowiła dla astronomów poważną zagwozdkę, aż do teraz.

Wspomnianą zagwozdkę pozwoliły rozwiązać nowe badania poświęcone temu, w jaki sposób galaktyki i supermasywne czarne dziury w ich centrach mogą się ze sobą zderzać i łączyć. Wygląda na to, że nietypowy kształt gromadzie gwiazd mogło nadać coś na wzór odrzutu strzelby, jednakże o kosmicznej skali.

Nietypowe galaktyczne centrum

W większości galaktyk spiralnych oprócz supernaturalnej czarnej dziury w ich centrum znajduje się gromada gwiazd o symetrycznym kształcie. Gromada położona w centrum Galaktyki Andromedy jest jednak asymetryczna – jej gwiazdy krążą wokół supermasywnej czarnej dziury po bardzo wydłużonych orbitach. Dlaczego? Między innymi właśnie tego dowiedzieli się ostatnio astrofizycy z Uniwersytetu Kolorado w Boulder.

„Kiedy galaktyki się łączą, ostatecznie łączą się i ich supermasywne czarne dziury, aż staną się pojedynczą czarną dziurą.”, powiedział astrofizyk Tatsuya Akiba z Uniwersytetu Kolorado w Boulder. „Chcieliśmy się dowiedzieć: jakie są tego konsekwencje?”

Orbity gwiazd krążących wokół supermasywnej czarnej dziury w większości galaktyk spiralnych (po lewej) kontra orbity gwiazd krążących wokół supermasywnej czarnej dziury Galaktyki Andromedy (po prawej). | Źródło: Steven Burrows/JILA

Zasługa symulacji

Aby znaleźć odpowiedź na swoje pytanie, badacze przeprowadzili symulacje komputerowe zderzeń supermasywnych czarnych dziur. Te pokazały, że powstające w ich ramach siły byłyby wystarczające, by rozciągnąć orbity gwiazd krążących w centrum galaktyki, tak jak to prawdopodobnie miało miejsce w Galaktyce Andromedy.

Uważa się, że gdy galaktyki się zderzają, ich czarne dziury zaczynają wirować wokół siebie, nabierając prędkości, aż ostatecznie one same się zderzą ze sobą i połączą. Jak można sobie wyobrazić, ich fuzja prowadzi do emisji ogromnych ilości energii, pod postacią impulsów fal grawitacyjnych. Mowa o dosłownych falach struktury czasu i przestrzeni.

Chociaż fale grawitacyjne wytwarzane podczas zderzeń czarnych dziur nie wpływają bezpośrednio na gwiazdy galaktyk, w których te czarne dziury się znajdują, mogą wpływać na ich położenie. Modele komputerowe pokazały bowiem, że czarna dziura powstała po połączeniu się dwóch czarnych dziur może zostać popchnięta w jednym kierunku. Jeżeli czarna dziura zostanie popchnięta wystarczająco mocno, może przeciągnąć ze sobą co nieco pobliskich gwiazd.

W niektórych przypadkach odrzut powstały po połączeniu się dwóch supermasywnych czarnych dziur może być tak potężny, że powstała supermasywna czarna dziura opuści swoją galaktykę i niczym pocisk zacznie mknąc przez przestrzeń kosmiczną. W przypadku Galaktyki Andromedy coś takiego nie miało miejsca. W niej doszło tylko do zniekształcenia orbit gwiazd.

Uważa się, że we Wszechświecie występują jakieś 2 miliardy galaktyk. Są to galaktyki naprawdę przeróżne. Naukowcy twierdzą, że ich wysiłki mogą pomóc wyjaśnić przynajmniej niektóre z dzielących ich różnic, tak jak wyjaśniły różnice między centrum Galaktyki Andromedy i innych galaktyk spiralnych.

Warto wspomnieć, że za jakieś 3,75 miliarda lat Galaktyka Andromedy ma zacząć zderzać się z naszą galaktyką – Drogą Mleczną. Proces ich łączenia się potrwa następnie kilka kolejne miliardów lat.

Źródło: Uniwersytet Kolorado w Boulder, fot. tyt. NASA/MSFC/Meteoroid Environment Office/Bill Cooke