Jeturi de găuri negre modelează soarta galaxiilor, mult dincolo de limitele vizibile
Un nou studiu arată că jeturile înguste de plasmă fierbinte emise de găurile negre supermasive din centrul galaxiilor pot afecta gazul situat mult dincolo de partea vizibilă a galaxiei, contribuind la modelarea viitorului acesteia. Cercetarea, condusă de astrofizicieni de la Universitatea de Stat din Arizona și de la Institutul de Cercetare Raman, a fost publicată în Astrophysical Journal Letters.
Galaxiile găzduiesc sute de miliarde de stele, formate din gaz rece și dens. Fiecare galaxie mare, inclusiv Calea Lactee, este învăluită într-un înveliș uriaș de gaz numit mediu circumgalactic, care se întinde de 10 până la 20 de ori dimensiunea părții vizibile a galaxiei. Acest rezervor de material brut se răcește, se deplasează spre interior și formează stele, jucând un rol esențial în modelarea stelelor, planetelor și vieții.
Astronomii s-au întrebat mult timp de ce, având atât de mult gaz disponibil, galaxiile nu produc și mai multe stele. Noul studiu oferă dovezi că jeturile de plasmă emise de găurile negre active pot perturba acest gaz, împiedicându-l să se răcească și să alimenteze formarea de noi stele.
Cercetătorii au combinat observații ale sutelor de galaxii care au jeturi active, folosind date de la Dark Energy Spectroscopic Instrument și măsurători ale jeturilor radio de la LOFAR Two-meter Sky Survey. Au analizat emisia de hidrogen ionizat, cunoscută sub numele de H-alpha, atât de-a lungul axelor jeturilor, cât și în alte direcții.
Rezultatele au arătat că, atunci când sunt mediate pe toate direcțiile din jurul galaxiilor, semnalul este slab. În schimb, de-a lungul jeturilor radio, semnalul H-alpha devine clar și puternic. Acest lucru indică faptul că gazul nu strălucește uniform, ci este deosebit de luminos pe traseul jeturilor.
Astronomii au descoperit că strălucirea hidrogenului ionizat este cea mai intensă în două zone: aproape de galaxie, unde jetul lovește pentru prima dată mediul circumgalactic, și mult mai departe, spre marginea exterioară a acestuia, unde jetul eliberează cea mai mare parte a energiei.
„Ceea ce mă entuziasmează cel mai mult este amploarea conexiunii”, a declarat Namrata Roy, profesor asistent la Institutul de Cercetare Raman și fost cercetător postdoctoral la Universitatea de Stat din Arizona. „O gaură neagră este incredibil de mică în comparație cu o galaxie, dar impactul ei poate ajunge la sute de mii de ani-lumină, departe în zonele exterioare ale galaxiei. Jetul transportă energia spre exterior, iar gazul se aprinde de-a lungul traseului său.”
Ca verificare, echipa a folosit și semnătura de absorbție a magneziului pentru a urmări gazul mai rece. Spre deosebire de strălucirea direcționată în H-alpha, magneziul a fost distribuit mai uniform și nu a arătat nicio legătură cu direcția jetului. Aceasta sugerează că gazul rece ar putea exista deja ca un rezervor care înconjoară galaxia uniform, în timp ce jetul ionizează și încălzește gazul doar pe propria traiectorie.
Studiul oferă una dintre cele mai clare dovezi că o gaură neagră poate afecta o galaxie mult dincolo de regiunea sa centrală. Prin încălzirea și perturbarea gazului din mediul circumgalactic, jeturile pot împiedica gazul să se răcească și să alimenteze noi stele, acționând ca o frână asupra creșterii galaxiei și determinându-i soarta.
Această descoperire subliniază importanța direcției în observații: semnalul apare doar când cercetătorii privesc de-a lungul jetului. Dacă astronomii ar fi presupus că mediul circumgalactic este identic în toate direcțiile, ar fi ratat descoperirea.
Studiul demonstrează valoarea marilor anchete optice și radio, permițând astronomilor să combine multe semnale slabe pentru a studia comportamentul galaxiilor care altfel ar rămâne ascuns. De asemenea, oferă o nouă modalitate de a testa modul în care jeturile găurilor negre afectează galaxiile.
