Komunikat prasowy

Czarna dziura odżywiona przez zimną międzygalaktyczną “ulewę”

8 czerwca 2016

Dzięki Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), międzynarodowy zespół astronomów był świadkiem zjawisk kosmicznej pogody, których do tej pory nie obserwowano – zgrupowanie międzygalaktycznych obłoków gazu spada niczym deszcz na supermasywną czarną dziurę w centrum olbrzymiej galaktyki odległej o miliard lat świetlnych od Ziemi. Wyniki badań ukażą się 9 czerwca 2016 r. w czasopiśmie „Nature”.

Nowe obserwacje ALMA są pierwszym bezpośrednim dowodem na to, że gęste obłoki mogą powstawać z gorącego gazu międzygalaktycznego i zanurzać się w głąb galaktyki, aby zasilać centralną supermasywną czarną dziurę. Zmienia to także poglądy astronomów na to, w jaki sposób w procesie zwanym akrecją zasilane są supermasywne czarne dziury.

Do tej pory astronomowie sądzili, że w największych galaktykach supermasywne czarne dziury zasilane są powolną i stałą dietą złożoną z gorącego, zjonizowanego gazu z halo galaktycznego. Nowe obserwacje ALMA pokazują, że gdy warunki międzygalaktycznej pogody są odpowiednie, czarne dziury mogą „połykać” także chaotyczną „ulewę” z olbrzymich obłoków zimnego gazu molekularnego.

„Mimo, iż w ostatnich latach pojawiły się istotne przewidywania teoretyczne, jest to jeden z pierwszych niezaprzeczalnych dowodów obserwacyjnych na chaotyczny, zimny deszcz zasilający supermasywną czarną dziurę” powiedział Grant Tremblay, astronom z Yale University w New Haven, Connecticut, USA, były stażysta w ESO i główny autor najnowszej publikacji. „To ekscytujące, że przypuszczalnie obserwujemy ulewę rozciągającą się na całą galaktykę, zasilającą czarną dziurę, której masa wynosi około 300 milionów mas Słońca.”

Tremblay, wraz ze swoim zespołem, wykorzystał ALMA do spojrzenia na nietypowo jasną gromadę około 50 galaktyk, znaną pod nazwą Abell 2597 Brightest Cluster Galaxy. Przestrzeń pomiędzy tymi galaktykami jest wypełniona rozrzedzoną atmosferą z gorącego, zjonizowanego gazu, który był wcześniej obserwowany przez NASA Chandra X-ray Observatory.

„Ten bardzo, bardzo gorący gaz może szybko się ochłodzić, ulec kondensacji i skropleniu w podobny sposób, jak ciepłe, wilgotne powietrze w ziemskiej atmosferze może zrodzić deszczowe chmury i opady.” Tremblay powiedział: „Nowo skondensowane obłoki spadają następnie niczym deszcz na galaktykę, zasilając procesy powstawania gwiazd i supermasywną czarną dziurę.”

W pobliżu centrum zbadanej galaktyki naukowcy odkryli następujący scenariusz: trzy masywne zgrupowania zimnego gazu zmierzają w stronę supermasywnej czarnej dziury w jądrze galaktyki z prędkością około miliona kilometrów na godzinę. Każdy obłok zawiera materię o masie milionów słońc i ma rozmiary dziesiątek lat świetlnych.

Zazwyczaj obiekty o tej skali byłyby trudne do rozróżnienia w takich kosmicznych odległościach, nawet przy pomocy niesamowitej rozdzielczości ALMA. Ujawniły się dzięki „cieniom” długim na miliard lat świetlnych”, które rzucają w kierunku Ziemi [1].

Dodatkowe dane z należącej do National Science Foundation sieci Very Long Baseline Array wskazują, że obłoki gazu obserwowane przez ALMA znajdują się zaledwie 300 lat świetlnych od centralnej czarnej dziury, balansując na krawędzi pożarcia przez nią – w astronomicznych skalach.

O ile ALMA była w stanie wykryć jedynie trzy obłoki zimnego gazu w pobliżu czarnej dziury, to astronomowie spekulują, że mogą być tysiące takich obłoków w otoczeniu, dostarczając czarnej dziury nieustannych opadów „paliwa” zasilającego jej aktywność w długich skalach czasowych.

Astronomowie planują teraz użyć ALMA do poszukiwań podobnych „ulew” w innych galaktykach, aby ustalić czy tego typu kosmiczna pogoda jest powszechna – taką możliwość sugerują aktualne teorie.

Uwagi

[1] Cienie powstają gdy spadające nieprzezroczyste obłoki gazu blokują część światła tła na falach o milimetrowej długości, emitowanego przez elektrony poruszający się po spiralach wokół pól magnetycznych bardzo blisko centralnej supermasywnej czarnej dziury.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. “Cold, clumpy accretion onto an active supermassive black hole”, Grant R. Tremblay et al., który ukaże się 9 czerwca 2016 r. w czasopiśmie Nature.

Skład zespołu badawczego: Grant R. Tremblay (Yale University, New Haven, Connecticut, USA; ESO, Garching, Niemcy), J. B. Raymond Oonk (ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy, Dwingeloo, Holandia; Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Holandia), Françoise Combes (LERMA, Observatoire de Paris, PSL Research University, College de France, CNRS, Sorbonne University, Paryż, Francja), Philippe Salomé (LERMA, Observatoire de Paris, PSL Research University, College de France, CNRS, Sorbonne University, Paryż, Francja), Christopher O’Dea (University of Manitoba, Winnipeg, Kanada; Rochester Institute of Technology, Rochester, New York, USA), Stefi A. Baum (University of Manitoba, Winnipeg, Kanada; Rochester Institute of Technology, Rochester, New York, USA), G. Mark Voit (Michigan State University, East Lansing, Michigan, USA), Megan Donahue (Michigan State University, East Lansing, Michigan, USA), Brian R. McNamara (Waterloo University, Waterloo, Ontario, Kanada), Timothy A. Davis (Cardiff University, Cardiff, Wielka Brytania; ESO, Garching, Niemcy), Michael A. McDonald (Kavli Institute for Astrophysics & Space Research, MIT, Cambridge, Massachusetts, USA), Alastair C. Edge (Durham University, Durham, Wielka Brytania), Tracy E. Clarke (Naval Research Laboratory Remote Sensing Division, Washington DC, USA), Roberto Galván-Madrid (Instituto de Radioastronomía y Astrofísica, UNAM, Morelia, Michoacan, Mexico; ESO, Garching, Niemcy), Malcolm N. Bremer (University of Bristol, Bristol, Wielka Brytania), Louise O. V. Edwards (Yale University, New Haven, Connecticut, USA), Andrew C. Fabian (Institute of Astronomy, Cambridge University, Cambridge, Wielka Brytania), Stephen Hamer (LERMA, Observatoire de Paris, PSL Research University, College de France, CNRS, Sorbonne University, Paryż, Francja) , Yuan Li (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), Anaëlle Maury (Laboratoire AIMParis-Saclay, CEA/DSM/Irfu CNRS, University Paris Diderot, CE-Saclay, Gif-sur-Yvette, Francja), Helen Russell (Institute of Astronomy, Cambridge University, Cambridge, Wielka Brytania), Alice C. Quillen (University of Rochester, Rochester, New York, USA), C. Megan Urry (Yale University, New Haven, Connecticut, USA), Jeremy S. Sanders (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching bei München, Niemcy) oraz Michael Wise (ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy, Dwingeloo, Holandia).

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) to międzynarodowy projekt badawczy realizowany we współpracy pomiędzy ESO, U.S. National Science Foundation (NSF) oraz National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan, przy udziale Chile. ALMA jest finansowana przez ESO w imieniu Krajów Członkowskich organizacji, przez NSF we współpracy z National Research Council of Canada (NRC) i National Science Council of Taiwan (NSC) oraz przez NINS we współpracy z Academia Sinica (AS) na Tajwanie i Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

Budowa i użytkowanie ALMA są kierowane przez ESO w imieniu Krajów Członkowskich organizacji, National Radio Astronomy Observatory (NRAO), zarządzane przez Associated Universities, Inc. (AUI), w imieniu Ameryki Północnej i przez National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) w imieniu Azji Wschodniej. Joint ALMA Observatory (JAO) umożliwia połączone kierowanie i zarządzanie budową, testowaniem i użytkowaniem ALMA.

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Wspiera je 16 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop E-ELT (European Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacja naukowa
• Zdjęcia ALMA

Kontakt

Grant Tremblay
Yale University
New Haven, Connecticut, USA
Tel.: +1 207 504 4862
E-mail: grant.tremblay@yale.edu

Francoise Combes
LERMA, Paris Observatory
France
E-mail: francoise.combes@obspm.fr

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Tel. kom.: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych