Οι επιστήμονες της NASA παρατήρησαν ένα εκπληκτικό κοσμικό απολίθωμα που σχηματίστηκε από την έκρηξη μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας πριν από περισσότερα από 5 εκατομμύρια χρόνια.
Η ομάδα στο Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της διαστημικής υπηρεσίας χρησιμοποίησε το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων X Multi-Mirror Mission (XMM-Newton) με τη βοήθεια του Παρατηρητηρίου ακτίνων Χ Chandra της NASA για να ανιχνεύσει τις ακτίνες Χ που σκιαγραφούν σύννεφα ψυχρού αερίου σε σχετικά κοντινή απόσταση. σπειροειδής γαλαξίας NGC 4945, 13 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά στον αστερισμό Κένταυρος (ο Κένταυρος).
Το αέριο φαίνεται να διέρρευσε τον γαλαξία καθώς εξερράγη γύρω από την κεντρική μαύρη τρύπα, η οποία έχει μάζα περίπου 1,6 εκατομμύρια ήλιους και αυτή τη στιγμή τροφοδοτείται από την ύλη γύρω της, τροφοδοτώντας τη φωτεινή γαλαξιακή μηχανή γνωστή ως ενεργός γαλαξιακός πυρήνας (AGN). . .
Σχετίζεται με: Αυτή η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα είναι η πιο μακρινή που έχει παρατηρηθεί ποτέ σε ακτίνες Χ
Αυτό το αέριο που διατάσσεται από αυτή την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα είναι η πρώτη ύλη που καταρρέει και δημιουργεί αστέρια. Έτσι, αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα πώς οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, οι οποίες μπορούν να φτάσουν δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου, επηρεάζουν το περιβάλλον τους και ελέγχουν τη γαλαξιακή εξέλιξη.
«Υπάρχει μια συνεχής συζήτηση στην επιστημονική κοινότητα για το πώς εξελίσσονται οι γαλαξίες. «Βρίσκουμε υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στα κέντρα σχεδόν όλων των γαλαξιών στο μέγεθος του Γαλαξία μας και ένα ανοιχτό ερώτημα είναι ποια επιρροή έχουν σε σύγκριση με τα αποτελέσματα του σχηματισμού άστρων», δήλωσε η αστροφυσικός Goddard και επικεφαλής της ομάδας Kimberly Weaver σε μια δήλωση. Η μελέτη κοντινών γαλαξιών όπως ο NGC 4945, τον οποίο πιστεύουμε ότι βλέπουμε σε μια μεταβατική φάση, μας βοηθά να δημιουργήσουμε καλύτερα μοντέλα για το πώς τα αστέρια και οι μαύρες τρύπες προκαλούν γαλαξιακές αλλαγές».
Ένας ενεργός γαλαξίας που σχηματίζει αστέρια
Ενώ οι περισσότεροι γαλαξίες έχουν μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στην καρδιά τους, δεν συσσωρεύουν ύλη όλοι αυτοί οι κοσμικοί τιτάνες, ούτε η βαρυτική τους επιρροή διεγείρει τη γύρω ύλη, δημιουργώντας τις βίαιες συνθήκες που απαιτούνται για το AGN.
Γαλαξίες όπως ο NGC 4945 που έχουν AGN που συχνά μπορούν να ξεπεράσουν κάθε αστέρι σε ολόκληρο τον γαλαξία μαζί ονομάζονται «ενεργοί γαλαξίες». Αλλά μερικές φορές η παχιά σκόνη σε σχήμα ντόνατ, ή ο «τόρος», στο κέντρο αυτών των ενεργών γαλαξιών είναι αρκετά πυκνή ώστε να μπλοκάρει τουλάχιστον μέρος του φωτός του AGN από εξωτερικούς παρατηρητές.
Ωστόσο, το φως δεν είναι η μόνη εκπομπή από AGN στην καρδιά των ενεργών γαλαξιών. Η ύλη που δεν παρέχεται ή δεν «κολλάται» στη μαύρη τρύπα για επεξεργασία μπορεί να κατευθυνθεί στους πόλους της μαύρης τρύπας μέσω μαγνητικών πεδίων. Από εδώ, αυτά τα σωματίδια επιταχύνονται κοντά στην ταχύτητα του φωτός και εκτοξεύονται ως πίδακες που μπορούν να εκτείνονται για χιλιάδες έτη φωτός. Επιπλέον, οι ισχυροί άνεμοι αερίου και σκόνης επιτρέπουν στα σωματίδια να διαφεύγουν από τα AGN στους ενεργούς γαλαξίες.
Η κατοχή ενός υπερμεγέθους AGN που τροφοδοτείται από μαύρη τρύπα δεν είναι το μόνο πράγμα που ξεχωρίζει τον NGC 4945 από άλλους, πιο ήσυχους γαλαξίες όπως ο Γαλαξίας. Αυτός ο κοντινός σπειροειδής γαλαξίας ταξινομείται επίσης ως «γαλαξίας με αστερίες», υποδηλώνοντας ότι υφίσταται μια έντονη έκρηξη σχηματισμού άστρων.
Το NGC 4945 υπολογίζεται ότι σχηματίζει 18 αστέρια που μοιάζουν με τον Ήλιο κάθε χρόνο, τρεις φορές ταχύτερα από τον ρυθμό σχηματισμού άστρων του Γαλαξία μας. Αυτός ο σχηματισμός άστρων λαμβάνει χώρα κυρίως στην καρδιά του γαλαξία και τελειώνει μόνο όταν εξαντληθεί η πρώτη ύλη για το σχηματισμό άστρων, τα ψυχρά και πυκνά νέφη αερίου. Αυτή η διαδικασία αναμένεται να διαρκέσει μεταξύ 10 και 100 εκατομμυρίων ετών.
Ανακάλυψη ενός άστοχου κοσμικού απολιθώματος στο NGC 4945
Κοιτάζοντας το NGC 4945 με το τηλεσκόπιο XMM-Newton της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας (ESA), ο Weaver και η ομάδα του ανακάλυψαν ένα χαρακτηριστικό που ονομάζεται γραμμή Κ-άλφα του σιδήρου, το οποίο εμφανίζεται όταν το φως ακτίνων Χ υψηλής ενέργειας εκπέμπεται από το υλικό γύρω από τον δίσκο. της κεντρικής υπερμεγέθους μαύρης τρύπας εμφανίζεται συναντά ψυχρό αέριο σε άλλα σημεία του γαλαξία.
Η σιδερένια γραμμή εμφανίζεται συνήθως σε γαλαξίες με AGN, αλλά αυτή η παρατήρηση εξέπληξε την ομάδα επειδή δεν ήταν τόσο κοντά στην κεντρική μαύρη τρύπα όσο περίμεναν και όπως υποδηλώνουν οι υπάρχουσες θεωρίες.
Το γεγονός ότι το NGC 4945 μπορεί να φανεί από την πλευρά της Γης σήμαινε ότι οι επιστήμονες της NASA μπορούσαν να εντοπίσουν τη σιδερένια γραμμή 32.000 έτη φωτός πάνω από το γαλαξιακό επίπεδο και 16.000 χρόνια πάνω από τον κεκλιμένο γαλαξία.
«Ο Chandra έχει χαρτογραφήσει το iron-K-alpha σε άλλους γαλαξίες. Σε αυτόν τον γαλαξία, η μελέτη μεμονωμένων φωτεινών πηγών ακτίνων Χ στο σύννεφο μας βοήθησε να αποκλείσουμε πιθανές προελεύσεις εκτός από τη μαύρη τρύπα», δήλωσε το μέλος της ομάδας και μεταδιδακτορική ερευνήτρια του Goddard, Jenna Cann. «Αλλά η γραμμή του NGC 4945 εκτείνεται τόσο μακριά από το κέντρο του που χρειαζόμασταν το ευρύ οπτικό πεδίο του XMM-Newton για να δούμε τα πάντα».
Η ομάδα υποπτεύεται ότι η αιτία αυτού του εκπληκτικού φαινομένου είναι τα ρεύματα σωματιδίων που εξερράγησαν από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα NGC 4945 πριν από 5 εκατομμύρια χρόνια. Πιστεύουν ότι αυτός ο πίδακας πιθανότατα είχε στόχο να πυροβολήσει μέσω του γαλαξία αντί να ξεφύγει από το γαλαξιακό επίπεδο.
Αυτή η έκρηξη προκάλεσε έναν εξαιρετικά ισχυρό άνεμο που εξακολουθεί να φυσά στο NGC 4945 όπως τον βλέπουμε σήμερα, και μπορεί επίσης να πυροδότησε την περίοδο έντονης αστρικής έκρηξης του γαλαξία.
ΠΑΡΟΜΟΙΕΣ ΑΝΑΡΤΗΣΕΙΣ:
– Ένας «εξωγαλαξιακός» εισβολέας θα μπορούσε να κρύβεται ανάμεσα στα αστέρια που περιφέρονται γύρω από τη μαύρη τρύπα του Γαλαξία
— Μπορούν να σχηματιστούν αστέρια γύρω από τις μαύρες τρύπες;
— Υπάρχει μαύρη τρύπα στον ήλιο; Όχι, αλλά γι’ αυτό ρωτούν οι επιστήμονες
Η ομάδα θα συνεχίσει τώρα την παρατήρηση του NGC 4945 και θα αναζητήσει περαιτέρω ενδείξεις που δείχνουν πώς η κεντρική μαύρη τρύπα επηρεάζει την εξέλιξη του γαλαξία. Θα διερευνήσουν επίσης εάν οι ακτίνες Χ από την κεντρική περιοχή θα μπορούσαν να διασκορπίσουν το ψυχρό αέριο, οδηγώντας τελικά σε έντονο σχηματισμό άστρων και διαγράφοντας τη φάση εκρήξεως αστεριών του NGC 4945.
«Υπάρχει ένα σύνολο αποδεικτικών στοιχείων που υποδηλώνουν ότι οι μαύρες τρύπες σε ορισμένους γαλαξίες παίζουν σημαντικό ρόλο στον καθορισμό της ιστορίας και της μοίρας του σχηματισμού αστεριών τους», δήλωσε το μέλος της ομάδας και αστροφυσικός του Goddard, Edmund Hodges-Kluck. «Μελετούμε πολλούς γαλαξίες, όπως τον NGC 4945, γιατί ενώ η φυσική είναι σχεδόν ίδια από μαύρη τρύπα σε μαύρη τρύπα, τα αποτελέσματα που έχουν στους γαλαξίες τους είναι πολύ διαφορετικά».
«Το XMM-Newton μας βοήθησε να ανακαλύψουμε ένα γαλαξιακό απολίθωμα που δεν ξέραμε ότι έπρεπε να ψάχνουμε – αλλά είναι πιθανώς μόνο το πρώτο από τα πολλά», συνέχισε ο Hodges-Kluck.
Ο Γουίβερ παρουσίασε τα ευρήματα της ομάδας την Τετάρτη, 11 Ιανουαρίου, στην 243η Συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στη Νέα Ορλεάνη της Λουιζιάνα.