• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Bliskie spotkania galaktyk powodują wzrost czarnych dziur

    08.11.2011. 00:11
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.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 20.000 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.

    PAP - Nauka w Polsce

    ast/ tot/bsz



    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Gromada galaktyk – skupisko od kilkudziesięciu do kilku tysięcy galaktyk tworzących układ związany grawitacyjnie. Mniejsze ugrupowania nazywane są grupami. Galaktyki w gromadzie galaktyk poruszają się po skomplikowanych torach wokół środka masy gromady, zazwyczaj znajdującego się w pobliżu największych galaktyk w gromadzie. Prędkości galaktyk w małych grupach galaktyk są rzędu 200 km/s, ale rosną do prędkości rzędu 800 km/s w dużych gromadach galaktyk. Fizyka galaktyk – dział astrofizyki zajmujący się opisem galaktyk z fizycznego punktu widzenia. Fizyka galaktyk bada i opisuje procesy fizyczne w odniesieni do galaktyki jako całości. Dzięki niej możliwa jest dogłębna analiza i poprawna interpretacja procesów zachodzących między galaktykami w trakcie zderzeń galaktyk, jak również wyjaśnienie budowy i obrotu wokół centrum całej galaktyki. Jądro galaktyki – najbardziej centralna część galaktyki, w przypadku ok. 75% galaktyk spiralnych otoczona dodatkowo zgrubieniem centralnym. Przypuszcza się, że jądra wielu (być może wszystkich) galaktyk zawierają supermasywne czarne dziury.

    Grupa galaktyk – układ niewielkiej (≤ 50) liczby galaktyk rozmieszczonych w obszarze o rozmiarach < 1 Mpc; na ogół w grupie galaktyk dominuje jedna lub kilka jasnych galaktyk otoczonych przez obiekty dużo słabsze, satelity i słabiej związane galaktyki. Droga Mleczna i Wielka Mgławica Andromedy są dominującymi galaktykami Grupy Lokalnej, zawierającymi ponad 90% jej masy. Określenia gromada używa się natomiast do zbiorowisk liczących od kilkudziesięciu do kilku tysięcy galaktyk. Galaktyka gwiazdotwórcza (ang. Starburst galaxy) – galaktyka, w której zachodzi wyjątkowo intensywny proces formowania nowych gwiazd w porównaniu z procesem powstawania gwiazd obserwowanym w większości galaktyk. Proces ten jest zwykle skutkiem kolizji lub bliskiego spotkania dwóch galaktyk. Przykładami galaktyk, w których występują niezwykle intensywne procesy powstawania gwiazd, są Galaktyka Cygaro, Galaktyki Czułki, IC 10 czy Haro 11.

    Gwiazda międzygalaktyczna – gwiazda, która nie jest związana grawitacyjnie z żadną galaktyką. Według przyjętej i obowiązującej teorii, gwiazdy tego typu powstają w normalnych galaktykach, ale są z nich wyrzucane w wyniku kolizji galaktyk. Możliwe jest także, że gwiazdy znajdujące się w układach wielokrotnych zostają wyrzucone z ich galaktyk po zbytnim zbliżeniu się do znajdujących się w centrum galaktyk supermasywnych czarnych dziur, tego typu obiekty znane są jako gwiazdy hiperprędkościowe. Grupa galaktyk Maffei (określana również jako Grupa galaktyk IC 342) – najbliższa grupa galaktyk w stosunku do Grupy Lokalnej. Obszarem obejmuje gwiazdozbiory Żyrafy, Kasjopei oraz Perseusza. W skład tej grupy wchodzą 24 główne galaktyki, z których najjaśniejsze to IC 342 oraz Maffei I. W przeszłości Grupa Maffei wraz z Grupą Lokalną oraz Grupą w Rzeźbiarzu mogły tworzyć jedną gromadę galaktyk. Grupa galaktyk Maffei jest jedną z wielu grup należących do Supergromady Lokalnej.

    Supergromada – zgrupowanie setek lub tysięcy grup i gromad galaktyk. Supergromady są jednymi z największych znanych struktur we Wszechświecie. Istnienie supergromad wskazuje na to, że galaktyki są rozłożone we Wszechświecie nierównomiernie, nawet w dużych skalach. Większość z nich łączy się w grupy i gromady, przy czym grupy zawierają do 50 galaktyk, a gromady do kilku tysięcy. Te grupy i gromady, a także dodatkowe odizolowane galaktyki, tworzą razem większe struktury zwane właśnie supergromadami. Zderzenie galaktyk – zjawisko astronomiczne, które zachodzi, gdy dwie lub więcej galaktyk nachodzi na siebie, zaburzając nawzajem swoje pola grawitacyjne. Proces taki trwa zwykle setki milionów lat i często prowadzi do połączenia się galaktyk w jedną.

    Powstawanie galaktyk i ich późniejsza ewolucja jest dziś tematem wielu konkurujących hipotez, w których próbuje się połączyć znane z nocnego nieba typy morfologiczne galaktyk w spójne "scenariusze" uwzględniające całą ich różnorodność. Tematami ściśle związanymi z tym zagadnieniem są m.in.: powstawanie gwiazd, scenariusz Wielkiego Wybuchu oraz wielkoskalowa struktura Kosmosu (np. gromady galaktyk).

    Galaktyka Seyferta – spiralna bądź nieregularna galaktyka zawierająca niezwykle jasne jądro, którego źródłem jest najprawdopodobniej czarna dziura, która może czasem przebić blaskiem całą otaczającą galaktykę. Emisja światła przez centralne jądro zmienia się w okresie mniejszym niż rok, co oznacza, że obszar emitujący musi mieć średnicę mniejszą niż rok świetlny. Nazwa tego typu galaktyk wywodzi się od astronoma Karla Seyferta, który badał je obszernie w latach 40. XX w. Galaktyki Seyferta należą do podklasy galaktyk aktywnych.

    Podwójna czarna dziura – układ podwójny złożony z dwóch związanych grawitacyjnie (orbitujących się wzajemnie) czarnych dziur. Układy tego typu mogą powstawać w czasie zderzeń galaktyk. Okrążając się wzajemnie, czarne dziury są bardzo silnym źródłem fal grawitacyjnych i w miarę utraty energii generowanej w właśnie w postaci fal grawitacyjnych zbliżają się coraz bardziej do siebie, aby ostatecznie zlać się w jedną czarną dziurę generując przy tym jeszcze potężniejszą falę grawitacyjną. Nadolbrzym – gwiazda o masie od około 10 do 50 mas Słońca i promieniu dochodzącym nawet do ponad 1500 promieni Słońca. Ich czas istnienia jest krótki, od 10 do 50 milionów lat, mogą więc być obserwowane w młodych strukturach, takich jak gromady otwarte, ramiona galaktyk spiralnych czy galaktyki nieregularne. Nie obserwujemy ich w jądrach spiralnych galaktyk ani w galaktykach eliptycznych.

    Dodano: 08.11.2011. 00:11  


    Najnowsze