Zdjęcia z satelitarnego obserwatorium rentgenowskiego Chandra ukazały dwa wielkie kosmiczne place budowy tętniące aktywnością. Na fotografiach widać jak super masywne czarne dziury kontrolują wzrost ogromnych galaktyk znajdujących się w odległej części Wszechświata.
Odkryte promieniowanie X pochodzi z olbrzymich obłoków wysokoenergetycznych cząstek znajdujących się wokół galaktyk 3C294 i 4C41.17, leżących odpowiednio: 10 i 12 miliardów lat świetlnych od nas. Cząstki te pojawiły się w wyniku ogromnych wybuchów, które teraz mogą być śledzone poprzez obserwacje promieniowania X i dżetów radiowych prowadzących do super masywnych czarnych dziur w centrach tych galaktyk.
„Galaktyki ukazują nam energetyczną fazę istnienia, w której czarna dziura przekazuje otaczającemu ja gazowi znaczną ilość energii” – powiedział Andrew Fabian z Cambridge University w Anglii, główny autor pracy na temat 3C294. Ma ona ukazać się w najbliższym numerze Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. „Może to być kluczowe w wyjaśnianiu zagadkowych własności obecnie istniejących galaktyk, szczególnie tych, które grupują się w wielkie gromady„.
Obraz który się wyłania ukazuje potężny kosmiczny cykl. Gęsty region międzygalaktycznego gazu ochładza się i formuje wiele mniejszych galaktyk. One zaś łączą się i tworzą większą galaktykę z super masywną czarną dziurą w centrum. Galaktyka i jej centrum rosną dalej tak długo, aż energia generowana przez dżety w pobliżu żarłocznej czarnej dziury nie zatrzyma dalszego opadania materii. Po wielu milionach lat aktywność dżetu zmniejsza się, materia może dalej opadać na czarną dziurę i cykl zaczyna się od nowa.
Zarówno 3C294 jak i 4C41.17 znajdują się w bardzo bogatym w galaktyki rejonie Wszechświata. Gaz i galaktyki otaczające dwa wspomniane obiekty zapadną się ostatecznie i utworzą gromady galaktyk, jedne z najbardziej masywnych obiektów w Kosmosie. Chociaż 3C294 i 4C41.17 urosną do ogromnych rozmiarów dzięki akumulacji otaczającej je materii, ich wzrost nie będzie jednak niepohamowany.
„Przyroda nakłada ograniczenia na masę największych galaktyk” – powiedział Caleb Scharf z Columbia University, główny autor pracy na temat 4C41.17. Zostanie ona opublikowana w Astrophysical Journal. „Obserwacje wykonane przez Chandrę pomogły nam zrozumieć jak się to dzieje. Dżet wysokoenergetycznych cząstek daje czarnej dziurze możliwość regulowania wzrostu galaktyki„.
W 3C294 i 4C41.17 gorąca wirująca materia wokół czarnej dziury powoduje powstanie obdarzonych silnym polem magnetycznym dżetów, które zostały zaobserwowane w falach radiowych przez radioteleskopy. Dżety, obserwowane także przez Chandrę, dają początek tworzeniu się miliardów nowych gwiazd. Pyłowe obłoki z tworzącymi się gwiazdami w 4C41.17, najpotężniejsze obserwowane źródła promieniowania podczerwonego, są zanurzone w jeszcze większych obłokach gazowych.
Te wielkie obłoki były ostatnio obserwowane przez teleskop Kecka. Mają one temperaturę około 10 tysięcy kelwinów. Są one materią pozostałą po formowaniu się galaktyk i przy braku źródła ciepła powinny bardzo szybko się ochładzać.
„Gorące obłoki gazu zdają się znajdować w pobliżu największych obszarów emisji rentgenowskiej” – powiedział Michiel Reuland z Lawrence Livermore National Laboratory w Livermore, współautor pracy o 4C41.17 oraz artykułu o obserwacjach Kecka. „Wyniki uzyskane przez Chandrę pokazują, że promieniowanie lub cząstki wysokoenergetyczne mogą dostarczać energii niezbędnej do ich świecenia„.
Większość promieniowania X z 4C41.17 i 3C294 powstaje na skutek zderzeń energetycznych elektronów z kosmicznym promieniowaniem tła powstałym we wczesnej fazie ewolucji Wszechświata. Galaktyki te są bardzo daleko, a więc obserwowane promieniowanie pochodzi z okresu gdy Wszechświat był znacznie młodszy, a promieniowanie reliktowe – intensywniejsze. Wzmacnia to efekt oddziaływania i pozwala astronomom na badanie ekstremalnie odległych galaktyk.
