Wykryto strumienie gorącego gazu wystrzeliwujące z czarnej dziury w sercu gromady galaktyk Feniks

Artystyczna ilustracja struktur widzianych w obserwacjach. Kredyt: NAOJ

Astronomowie wykryli strumienie gorącego gazu wyrzucane przez pocisk czarna dziura w galaktyce w sercu gromady galaktyk Feniks, znajdującej się 5,9 miliarda lat świetlnych od nas, w konstelacji Feniksa. Jest to ważny wynik dla zrozumienia koewolucji galaktyk, gazu i czarnych dziur w gromadach galaktyk.

Galaktyki nie są rozmieszczone losowo w przestrzeni. Poprzez wzajemne przyciąganie grawitacyjne galaktyki zbierają się razem, tworząc kolekcje znane jako gromady. Przestrzeń między galaktykami nie jest całkowicie pusta. W całej gromadzie znajduje się bardzo rozcieńczony gaz, który można wykryć za pomocą obserwacji rentgenowskich.

Gdyby ten gaz wewnątrz gromady ostygł, kondensowałby się pod wpływem własnej grawitacji, tworząc gwiazdy w środku gromady. Jednak schłodzony gaz i gwiazdy zwykle nie są obserwowane w sercach pobliskich gromad, co wskazuje, że jakiś mechanizm musi podgrzewać gaz wewnątrz gromady i zapobiegać tworzeniu się gwiazd. Jednym z potencjalnych kandydatów na źródło ciepła są strumienie gazu o dużej prędkości przyspieszane przez supermasywną czarną dziurę w centralnej galaktyce.

Gromada Feniksa jest niezwykła, ponieważ wykazuje oznaki gęstego, schłodzonego gazu i masywnego tworzenia się gwiazd wokół centralnej galaktyki. To rodzi pytanie, „czy centralna galaktyka również ma dżety czarnych dziur?”

Obserwacje radiowe centrum gromady galaktyk w Phoenix pokazujące struktury dżetów rozciągające się od centralnej galaktyki. Źródło: Akahori et al.

Zespół kierowany przez Takayę Akahori z National Astronomical Observatory of Japan użył australijskiego teleskopu Compact Array (ATCA) do poszukiwania dżetów czarnych dziur w gromadzie galaktyk Phoenix o najwyższej jak dotąd rozdzielczości. Wykryli pasujące struktury rozciągające się z przeciwnych stron centralnej galaktyki. Porównując z obserwacjami regionu zaczerpniętymi z danych archiwalnych Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra pokazują, że struktury wykryte przez ATCA odpowiadają wnękom mniej gęstego gazu, co wskazuje, że są to para dwubiegunowych dżetów emitowanych przez czarną dziurę w galaktyce. Dlatego zespół odkrył pierwszy przykład, w którym chłodzenie gazu wewnątrz klastra i dżety czarnych dziur współistnieją w odległym Wszechświecie.

Dalsze szczegóły dotyczące galaktyki i dżetów mogą zostać wyjaśnione dzięki obserwacjom w wyższej rozdzielczości za pomocą obiektów obserwacyjnych nowej generacji, takich jak Square Kilometer Array, które mają rozpocząć obserwacje pod koniec lat 20. ubiegłego wieku.

Wyniki te pojawiły się, jak T. Akahori i in. „Odkrycie dżetów radiowych w centrum gromady galaktyk Phoenix” w wydaniu z sierpnia 2020 roku Publications of the Astronomical Society of Japan.