Zdjęcie w tle: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope, T. Nakajima et al.
Obserwując Galaktykę Kałamarnicy, naukowcy określili, w jaki sposób pierwiastki chemiczne wirują wokół osłoniętej czarnej dziury w jej centrum.
Galaktyka Kałamarnicy M77. Na żółto przedstawione izotopy wodorocyjanków, na czerwono rodniki cyjankowe, a na niebiesko izotopy tlenków węgla
Już wcześniej było wiadomo, że supermasywne czarne dziury mają wpływ na otaczające je galaktyki. Szczególnie gdy czarna dziura zaczyna wciągać materię dookoła siebie – wytwarza wtedy promieniowanie elektromagnetyczne, które jest jaśniejsze niż cała reszta galaktyki. Wyrzucają też z biegunów z prędkością światła strumienie materii nazywane dżetami. Jądro galaktyki, w którym zachodzą takie zjawiska, można nazwać aktywnym jądrem galaktycznym (AGN). Oba naraz zwiększają energię gazu i pyłu w okolicach centrum galaktyki, co w rezultacie wypycha z regionu materię gwiazdotwórczą i poprzez to zmniejsza ilość narodzin gwiazd oraz hamuje rozwój galaktyki.
Naukowcy jednak nadal w pełni nie rozumieją, jak supermasywne czarne dziury wpływają na rozmieszczenie pierwiastków chemicznych. Aby to zmienić, astronomowie wykonali nowe badania, używając anten teleskopu Atacama Large Milimeter/submilimeter Array (ALMA). Obserwowali supermasywne jądro galaktyki NGC 1068 (Galaktyki Kałamarnicy). Celem obserwacji było uchwycenie dystrybucji pierwiastków w jego okolicach – samego jądra nie widać, ponieważ jest otoczone grubym pierścieniem pyłu i gazu (dyskiem okołojądrowym).
„Ostatnio ważnym i interesującym zagadnieniem dotyczących galaktyk stało się badanie źródeł energii w aktywnych galaktykach, skupiając się głównie na jądrach galaktycznych, których energia napędza wybuchy gwiazd i AGN”, napisał zespół badawczy w The Astrophysical Journal. „Obserwacje, które ujawniają źródła energii, mogą dostarczyć kluczowych informacji dotyczących ewolucji galaktyk. Podejście chemiczne, które obejmuje wykorzystanie badań spektrometrycznych galaktyk, jest skutecznym sposobem rozwiązania tego problemu.”
Po lewej stronie przedstawione jest zdjęcie Galaktyki Kałamarnicy wykonane przez Bardzo Duży Teleskop (ang. Very Large Telescope). Po prawej stronie zaś znajduje się fotografia aktywnego jądra galaktycznego zrobiona przez instrument MATISSE.
Jak dokładnie naukowcy są w stanie zidentyfikować pierwiastki w galaktyce odległej o 51,4 lata świetlne? Każdy związek chemiczny absorbuje światło o konkretnej długości fali, dlatego jesteśmy w stanie je odróżnić. Patrząc na światło, które przeszło już przed daną materię, widzimy przerwy w spektrum. Odwzorowują one długości fal, które absorbuje dany związek. Dzięki tej metodzie zespół był w stanie przedstawić rozmieszczenie 23 pierwiastków znajdujących się w M77. Dokładniej mówiąc, zaobserwowali, że w rejonie jądra galaktyki występują izotopy cyjanowodoru, natomiast rodniki cyjankowe występują na większym obszarze – mianowicie w centrum oraz w strumieniach materii wydobywającej się z biegunów czarnej dziury. Naukowcy zauważyli również ślady tlenku węgla, ale poza obszarem centralnym, co bardzo ich zdziwiło. Ten związek bardzo często występuje w całej galaktyce, łącznie z jej centrum. W tym przypadku jednak obserwacje wykazały inne wyniki.
Zespół, który dokonał obserwacji, twierdzi, że jest to dowód na wpływ supermasywnych czarnych dziur na skład chemiczny galaktyk. Badanie doszło jeszcze do drugiego wniosku. Wcześniej wykonany model teoretyczny przewidywał silny wpływ promieniowania rentgenowskiego na rozmieszczenie elementów chemicznych, jednak obserwacje Galaktyki Kałamarnica temu zaprzeczyły, wykazując mniejszy wpływ tego promieniowania.
„Ilość cyjanków w dysku okołojądrowym jest dużo mniejsza, niż przewidywana wartość według modelu”- podsumowali autorzy pracy. – „Silne promieniowanie rentgenowskie z aktywnego jadra galaktycznego ma stosunkowo mniejszy wpływ na ilość cząsteczek w dysku okołojądrowym, niż mechaniczne sprzężenie zwrotne.”
Korekta – Matylda Kołomyjec
