Astronomowie dostrzegają kwartet wnęk w olbrzymich czarnych dziurach

Naukowcy znaleźli cztery olbrzymie wnęki, czy bąble, w centrum gromady galaktyk, korzystając z Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra. Ten niezwykły zestaw cech mógł zostać wywołany przez erupcje z dwóch supermasywnych czarnych dziur krążących blisko siebie.

Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie, utrzymywane razem przez grawitację. Są one mieszaniną setek, a nawet tysięcy pojedynczych galaktyk, ogromnych ilości gorącego gazu oraz niewidocznej ciemnej materii. Gorący gaz, który przenika gromady, zawiera znacznie więcej masy niż same galaktyki i świeci jasno w paśmie rentgenowskim, które wykrywa Chandra. W centrum gromady znajduje się zwykle ogromna galaktyka.

Nowe badania z wykorzystaniem Chandra gromady galaktyk znanej jako RBS 797, znajdującej się około 3,9 mld lat świetlnych od Ziemi, ujawniły dwie oddzielne pary wnęk rozciągających się od centrum gromady.

Tego typu wnęki były już wcześniej obserwowane w innych gromadach galaktyk. Naukowcy uważają, że są one wynikiem erupcji z regionów w pobliżu supermasywnej czarnej dziury w środku masywnej galaktyki centralnej. Gdy materia odlatuje od czarnej dziury w postaci dżetów w przeciwnych kierunkach, wydmuchuje puste przestrzenie w gorącym gazie. Odkryciem w RBS 797 jest to, że istnieją dwa zestawy dżetów skierowane prostopadle do siebie.

Wydaje nam się, że wiemy, co reprezentuje para wnęk, ale co się dzieje, gdy gromada galaktyk ma dwie pary zwrócone w bardzo różnych kierunkach? powiedział Francesco Ubertosi z Uniwersytetu Bolońskiego we Włoszech, który kierował badaniem Chandra.

Astronomowie wcześniej zaobserwowali parę wnęk w kierunku wschód-zachód w RBS 797, ale parę w kierunku północ-południe wykryto dopiero w nowej, znacznie dłuższej obserwacji Chandra. Głębszy obszar wykorzystuje prawie pięć dni czasu obserwacji Chandry, w porównaniu do około 14 godzin w przypadku pierwszej obserwacji. Very Large Array (VLA) już wcześniej zaobserwowało dowody na istnienie dwóch par dżetów w postaci emisji radiowej, które pokrywają się z wnękami.

Jak powstał ten kwartet wnęk? Najbardziej prawdopodobną odpowiedzią, według Ubertosi’ego i jego kolegów, jest to, że RBS 797 zawiera parę supermasywnych czarnych dziur, które wystrzeliły dżety w prostopadłych kierunkach, niemal w tym samym czasie.

Naszym najlepszych pomysłem jest to, że jedna para supermasywnych czarnych dziur doprowadziła do powstania dwóch par wnęk powiedziała Myriam Gitti, współautorka również z Uniwersytetu Bolońskiego. Chociaż uważamy, że supermasywne czarne dziury mogą tworzyć układy podwójne, to niezwykle rzadko obserwuje się obie z nich w aktywnej fazie – w tym sensie odkrycie dwóch bliskich aktywnych czarnych dziur nadmuchujących wnęki w RBS 797 jest niezwykłe.

Rzeczywiście, wcześniejsze obserwacje radiowe przeprowadzone przez Europejską Sieć VLBI (EVN) odkryły dwa radiowe źródła punktowe oddzielone od siebie o zaledwie 250 lat świetlnych w RBS 797. Jeżeli obydwa źródła są supermasywnymi czarnymi dziurami, są one jedną z najbliższych par, jakie kiedykolwiek wykryto. Dwie czarne dziury powinny nadal zbliżać się do siebie po spirali, generując ogromne ilości fal grawitacyjnych, aż w końcu się połączą.

Istnieje jeszcze jedno wyjaśnienie czterech wnęk widocznych w RBS 797. Ten scenariusz zakłada istnienie tylko jednej supermasywnej czarnej dziury – z dżetami, które w jakiś sposób zdołały dość szybko zmienić kierunek. Analiza danych z Chandra pokazuje, że różnica wieku dla wnęk wschód-zachód i północ-południe jest mniejsza niż 10 mln lat.

Jeżeli istnieje tylko jedna czarna dziura odpowiedzialna za te cztery wnęki, to będziemy musieli prześledzić historię jej aktywności. Kluczowym aspektem jest to, jak szybko zmieniła się orientacja dżetów i czy jest to związane z otoczeniem gromady galaktyk, czy z fizyką samej czarnej dziury – lub nawet kombinacją obu tych czynników – powiedział Fabrizio Brighenti, współautor z Uniwersytetu Bolońskiego.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
Chandra

Vega

Na ilustracji: Gromada galaktyk RBS 797 w świetle widzialnym, oraz widoczne w niej wnęki w promieniach rentgenowskich. Źródło: Obraz rentgenowski – NASA/CXC/Univ. of Bologna/F. Ubertosi. Obraz optyczny – NASA/STScl/M.Calzadilla

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.