Duża ilość aktywnych jąder galaktyk lub supermasywnych czarnych dziur rozwija się w młodych, oddalonych grupach galaktyk.
Według wyników najnowszych badań z Teleskopu Chandra, obserwującego w zakresie promieni X (Nasa X-ray Obseratory), czarne dziury rosną gwałtowniej w masywnych jądrach galaktyk. Taki „przyspieszony tryb” może mieć ogromny wpływ na galaktyki i gromady, w których się znajdują.
Używając Chandry naukowcy obserwowali pewne gromady i wyliczyli, jaki jest w nich procent galaktyk z gwałtownie rosnącymi, supermasywnym czarnymi dziurami, znanymi jako AGN. Po raz pierwszy dane obserwacyjne pokazują, że młode, bardziej oddalone gromady galaktyk zawierają ich więcej niż te bliższe.
Gromady są jednymi z największych struktur we Wszechświecie, składającymi się z galaktyk, z których niektóre zawierają aktywne jądra. Wcześniej w swojej ewolucji składały się one z większej niż dziś ilości gazu do formacji gwiazd i rośnięcia czarnych dziur. To paliwo pozwala młodym jądrom galaktyk rosnąć tak gwałtownie. „Czarne dziury w tych młodych gromadach są jak piranie w dobrze karmionym akwarium”, mówi Jason Eastman z Uniwersytetu stanowego w Ohio, główny autor pracy. „Nie konkurują ze sobą o pokarm, raczej wszystkie piranie są zdolne dobrze się rozwijać i rosnąć szybko.”
Zespół badawczy użył Chandry do określenia udziału aktywnych jąder w 4 różnych gromadach galaktyk, leżących w znacznej odległości, gdzie Wszechświat obserwujemy takim, jakim był w 58% swojego obecnego wieku. Potem porównali tę wielkość z tą zmierzoną w bliższych gromadach (82% obecnego wieku Wszechświata). Bardziej oddalone gromady zawierały około 20 razy więcej AGN niż te bliżej położone. Także samodzielne galaktyki o aktywnych jądrach były bardziej powszechne, gdy Wszechświat był młodszy, ale tylko 2 do 3 razy bardziej.
„Przewidywaliśmy, że w gromadach mogą znajdować się szybko rosnące czarne dziury, ale nie mieliśmy tak silnych dowodów jak dziś”, mówi Paul Martini – współautor badań. „Mogą one pomóc rozwiązać kilka tajemnic gromad galaktyk.”
Jedną z nich jest dlaczego mamy tak wiele niebieskich, formujących gwiazdy galaktyk w młodych, oddalonych gromadach, a mniej w tych bliższych. Sądzi się, że AGN pozbywają się lub usuwają gaz w swoich rodzimych galaktykach poprzez silne erupcje z czarnej dziury. To może powstrzymywać formowanie się gwiazd. Wtedy te masywne, niebieskie stopniowo obumierałyby, pozostawiając te starsze, bardziej czerwone. Taki proces trwa około miliarda (lub więcej) lat, więc brak produkujących gwiazdy galaktyk jest zauważalny tylko w starszych gromadach.
Proces ustalania temperatury gorącego gazu w gromadach, gdy te się kształtują, też nie jest znany. Nowe wyniki sugerują, że jeszcze więcej aktywnych jąder znajdujemy w gromadach uformowanych około 10 miliardów lat temu. Wczesne ogrzanie gromady przez dużą liczbę AGN może mieć znaczący, długotrwały wpływ na strukturę gromady, przez „rozpychanie się” gazu.
„W kilku bliskich gromadach mamy dowody na spore wybuchy generowane przez czarne dziury. W porównaniu z tym, co może się zdarzyć w młodszych gromadach, są one bardzo spokojne”, twierdzi Eastman.
