Bliskie spotkania galaktyk powodują wzrost czarnych dziur. Dwa przykłady bliskich par galaktyk z projektu COSMOS. Kosmiczny Teleskop Hubble'a dostarczył zdjęcie z zakresie światła widzialnego (pokazane w złotym kolorze). Promienie rentgenowskie (kolor fioletowy), wykryte przez obserwatorium satelitarne Chandra wskazuje, które z galaktyk zawierają aktywne jądra galaktyk. Źródło: IPMU / ETHZ / ESO.Kiedy galaktyka wchłania galaktykę dzieją się niezwykłe rzeczy. A taka czeka nas przyszłość, kiedy Wielka Mgławic a w Andromedzie - M31 - zderzy się z Droga Mleczną. Naukowcy już dzisiaj obserwują takie zjawiska w kosmosie. Ale czy z tego wynika coś niezwykłego? Czy nowy obiekt w jakiś sposób ulega przemianie? I co dzieje się z czarnymi dziurami wewnątrz galaktyk? Pytań jest więcej. A osiągnięcia i wyniki badań współczesnej astronomii dają coraz więcej możliwości odkrycia prawdy o tych niezwykłych, ale dość powszechnych zjawiskach w kosmosie. Możemy o tym przeczytać w artykule Pana Jana Pomiernego z Astronomia.pl.

---

Najnowsze odkrycie astrofizyków sugeruje, że za wzrost czarnych dziur przynajmniej częściowo odpowiedzialne są oddziaływania par galaktyk znajdujących się we wczesnych fazach łączenia się. Jednym z autorów pracy opisującej ten proces jest polski naukowiec, dr Paweł Kampczyk.

Artykuł opisujący konsekwencje bliskich spotkań galaktyk został opublikowany w prestiżowym czasopiśmie "Astrophysical Journal". Praca przedstawia szczegóły odkrycia 55 astrofizyków biorących udział w międzynarodowym projekcie COSMOS. Wiodącą rolę odgrywa w nim dr John Silverman z wchodzącego w skład Uniwersytetu Tokijskiego Institute for the Physics and Mathematics of the Universe oraz dr Paweł Kampczyk pracujący w Swiss Federal Institute of Technology w Zurichu. Supermasywne czarne dziury rezydują w centrach większości obecnie obserwowanych galaktyk. To jak obiekty tego typu zdołały osiągnąć masy miliony czy miliardy razy większe niż masa Słońca pozostaje zagadką, której rozwiązanie dotychczas umykało astrofizykom.

Naukowcy już wcześniej spodziewali się, że procesy towarzyszące zderzaniom i łączeniu się galaktyk mogą powodować dostawanie się materii do centrów galaktyk i spadek na supermasywne czarne dziury, powodując ich wzrost. Prostym obserwacyjnym testem tak postawionej tezy byłoby sprawdzenie, czy wzrost czarnych dziur obserwowany w postaci aktywnych jąder galaktyk (ang. active galactic nuclei - AGN) występuje częściej w galaktykach zderzających się niż w galaktykach pozostających w izolacji.

Jest to jednak trudne zadanie, gdyż często światło pochodzące z AGN-ów czy jaśniejszych kwazarów może dominować nad światłem pochodzącym z galaktyki, co uniemożliwia rozpoznanie, czy galaktyka w której odbywa się wzrost czarnej dziury posiada cechy morfologiczne mogące sugerować oddziaływanie lub zderzenie z inną galaktyką.

Zespół naukowców z projektu COSMOS przeprowadził alternatywny test, który nie opiera się jedynie o dane optyczne stanowiące w tym wypadku wyznacznik, czy dana galaktyka zmieniła swój wygląd w trakcie oddziaływania czy kolizji z inną galaktyką. Zamiast tego założono, iż oddziaływania w galaktykach mogą wystąpić, gdy galaktyki są wystarczająco blisko siebie w trójwymiarowej przestrzeni.

Identyfikacja takich bliskich par galaktyk jest jednak czasochłonna i wymagała użycia danych z największego przeglądu spektroskopowego galaktyk, z największego europejskiego teleskopu optycznego - należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego instrumentu VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop).

Program COSMOS dostarczył dokładnych danych spektroskopowych dla ponad 20000 galaktyk, umożliwiając trójwymiarową identyfikację galaktyk w parach. Zostały również zidentyfikowane samotne galaktyki, jako próbka porównawcza. Satelitarne obserwatorium rentgenowskie Chandra należące do amerykańskiej agencji NASA dostarczyło natomiast danych umożliwiających bezsprzeczną identyfikację AGN-ów (emisja promieniowania rentgenowskiego często towarzyszy rosnącym supermasywnym czarnym dziurom, a dodatkową zaletą identyfikacji przy pomocy promieniowania rentgenowskiego jest to, że takie promieniowanie przenika nawet przez gęste, zawierające gaz i pył rejony gwiazdotwórcze w galaktykach, umożliwiając identyfikację reprezentatywnej próbki aktywnych jąder galaktyk).

Wyniki badań opublikowane w czasopiśmie "The Astrophysical Journal" pokazują, iż galaktyki w bliskich parach mają ponad dwukrotnie większe prawdopodobieństwo posiadania aktywnego jądra galaktyk niż galaktyki pozostające w izolacji. Biorąc pod uwagę fakt, że mniejszość galaktyk pozostaje w tak bliskich parach, oszacowano że bliskie oddziaływania powodują wzrost masy w 20 procentach z obserwowanych AGN-ów.

Według autorów pracy, za wzrost masy w pozostałych czarnych dziurach są odpowiedzialne inne mechanizmy. Jest również prawdopodobne, że w tym procesie ważną rolę odgrywać mogą wydarzenia z późnych faz zderzeń galaktyk, takich jak fazy łączenia się w nowy obiekt.

Tak oto dowiadujemy się, że współczesna astronomia to nie tylko obserwacje. To przede wszystkim zaawansowana analiza wyników licznych obserwacji i to często z rożnych projektów naukowych. W ten sposób raz wykonana praca w zakresie gromadzenia danych obserwacyjnych daje możliwości wielokrotnego odkrywania nowych niezwykłych zjawisk we Wszechświecie.

Przeczytaj więcej:

• Astronomia.pl