• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Niespodziewane wyniki badań dotyczących gigantycznych czarnych dziur

    22.07.2011. 08:33
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Najnowsze badania astronomów przyniosły niespodziewany wynik - wbrew temu, co przypuszczano do tej pory, większość czarnych dziur znajdujących się centrach galaktyk nie zostało aktywowanych w wyniku połączenia obiektów tego typu.

    Artykuł opisujący odkrycie zostanie wkrótce opublikowany w czasopiśmie "The Astrophysical Journal".

    W centrach większości, jeśli nie wszystkich dużych galaktyk znajdują się supermasywne czarne dziury, których masy można liczyć w milionach czy nawet miliardach mas Słońca. W wielu galaktykach, w tym także w Drodze Mlecznej, centralna czarna dziura jest spokojna. Jednak w niektórych z nich, szczególnie we wczesnej historii wszechświata, takie "potwory" pożerają otaczającą je materię i emitują intensywne promieniowanie.

    Jedną z zagadek, które dotychczas nie zostały rozwiązane, jest pochodzenie materii aktywującej takie uśpione czarne dziury. Ich aktywacja wzbudza gwałtowne wybuchy w centrum galaktyk - stają się one wtedy aktywnymi jądrami galaktyk (ang. active galactic nucleus - AGN).

    Do tej pory wielu astronomów uważało, że większość aktywnych galaktyk została zainicjowana poprzez mergery - zderzenia galaktyk. Drugą z rozważanych sytuacji było bliskie przejście dwóch galaktyk obok siebie - takie, w którym zaburzona materia stawała się paliwem dla centralnej czarnej dziury. Najnowsze wyniki pokazują jednak, że ta koncepcja może się dla wielu aktywnych galaktyk nie sprawdzać.

    Międzynarodowy zespół naukowców zbadał ponad 600 aktywnych galaktyk w obszarze nieba zwanym polem COSMOS.

    Astronomowie stwierdzili, że ekstremalnie jasne aktywne jądra galaktyk są rzadkie, a większość aktywnych galaktyk w ciągu ostatnich 11 miliardów lat było jedynie przeciętnie jasnych.

    Te wyniki dla naukowców nie były zaskoczeniem. Niespodzianką okazały się za to dane, które wskazały, że większość tych mniej jasnych aktywnych galaktyk nie zostało wzbudzonych przez zderzenia między nimi, nawet w bardzo odległej przeszłości.

    Aktywne jądra galaktyk ujawniają swoją obecność poprzez promieniowanie rentgenowskie emitowane z okolic czarnych dziur. Podczas opisywanych badań były one wykrywane przez należące do Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) obserwatorium kosmiczne XMM-Newton. Te same galaktyki były jednocześnie obserwowane przez należący do Europejskiego Obserwatorium Południowego instrument VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop) - dzięki niemu było możliwe wyznaczenie odległości do badanych obiektów. Połączenie wyników obu obserwacji pozwoliło astronomom utworzyć trójwymiarową mapę pokazującą lokalizację aktywnych galaktyk.

    "Zajęło to ponad pięć lat, ale udało nam się otrzymać jeden z największych i najbardziej kompletnych katalogów galaktyk aktywnych na niebie rentgenowskim" - powiedziała Marcella Brusa z zespołu prowadzącego badania.

    Astronomowie mogli następnie użyć nowej mapy do określenia, w jaki sposób galaktyki aktywne są rozmieszczone i porównać obserwacje z teoretycznymi przewidywaniami. Mogli także zobaczyć, w jaki sposób zmieniało się rozłożenie galaktyk wraz z wiekiem wszechświata w ciągu ostatnich 11 miliardów lat.

    Członkowie zespołu zauważyli, że aktywne jądra galaktyk są przeważnie obecne w dużych, masywnych galaktykach zawierających znaczne ilości ciemnej materii - wbrew temu, co wynikało z przewidywań teoretycznych. Gdyby większość aktywnych jąder galaktyk była konsekwencją mergerów, powinny być one odnajdywane w galaktykach o średniej masie (około biliona razy większej niż masa Słońca). Zespół stwierdził jednak, że większość AGN-ów znajduje się w galaktykach o masach około 20 razy większych niż wartość przewidywana przez teorię mergerów.

    "Te rezultaty dają nam nowy pogląd na to, w jaki sposób supermasywne czarne dziury rozpoczynają swoje ucztowanie" - powiedziała Viola Allevato, główna autorka publikacji w "The Astrophysical Journal". "Wyniki wskazują, że czarne dziury są zazwyczaj zasilane przez procesy wewnątrz galaktyki, takie jak niestabilności dyskowe i wybuchy gwiazd, a nie przez zderzenia galaktyk" - dodała.

    "Nawet w odległej przeszłości, do prawie 11 miliardów lat wstecz, zderzenia galaktyk mogą odpowiadać jedynie za niewielki procent średnio jasnych galaktyk aktywnych. W tamtym okresie galaktyki znajdowały się bliżej siebie, więc oczekuje się, że mergery były znacznie częstsze niż w bliższej nam przeszłości. To czyni nasze wyniki jeszcze bardziej zaskakującymi" - podsumował Alexis Finoguenov, promotor pracy.

    PAP - Nauka w Polsce

    ast/ agt/

    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. 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. 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. 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.

    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. EXOSAT – europejskie kosmiczne obserwatorium rentgenowskie. Pracowało od maja 1983 do kwietnia 1986. W tym czasie EXOSAT wykonał 1780 obserwacji wielu różnorodnych obiektów, włączając w to jądra aktywnych galaktyk, mgławice gwiazdowe, białe karły, podwójne układy rentgenowskie, gromady galaktyk i pozostałości po supernowych.

    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. 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.

    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.

    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).

    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. 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.

    Niestabilność Jeansa – proces, który prowadzi do zapadania grawitacyjnego obłoków materii i formowania się gromad galaktyk, galaktyk, gwiazd, itp. Niestabilność zachodzi w przypadku, kiedy obłok gazu nie jest w stanie zachować równowagi hydrostatycznej, którą określa wzór:

    Dodano: 22.07.2011. 08:33  


    Najnowsze