Μια επανενεργοποιημένη μαύρη τρύπα στον γαλαξία J1007+3540 αποκαλύπτει πώς η επεισοδιακή δραστηριότητα των πιδάκων (jets) και η πίεση του γαλαξιακού σμήνους διαμορφώνουν τους γιγάντιους ραδιογαλαξίες.
Οι αστρονόμοι κατέγραψαν μια από τις καθαρότερες εικόνες που έχουν υπάρξει μέχρι σήμερα από μια μαύρη τρύπα που «επανέρχεται στη ζωή», σε έναν αχανή ραδιογαλαξία όπου η δραστηριότητα εκτείνεται σε απόσταση σχεδόν ενός εκατομμυρίου ετών φωτός στο διάστημα.
Γιατί το φαινόμενο λέγεται «κοσμικό ηφαίστειο»
Το φαινόμενο αυτό έχει παρομοιαστεί με ένα «κοσμικό ηφαίστειο», καθώς τεράστιοι πίδακες εκρήγνυνται και πάλι από τον πυρήνα του γαλαξία. Η ανακάλυψη έγινε όταν οι ερευνητές εντόπισαν ανανεωμένη εκπομπή πιδάκων από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία J1007+3540. Μετά από σχεδόν 100 εκατομμύρια χρόνια αδράνειας, η μαύρη τρύπα επανενεργοποιήθηκε, εκτοξεύοντας πανίσχυρες ροές μαγνητισμένου πλάσματος στο περιβάλλον της.
Οι ραδιοπαρατηρήσεις δείχνουν τον γαλαξία παγιδευμένο σε μια ταραχώδη αντιπαράθεση ανάμεσα στους πρόσφατα επανενεργοποιημένους πίδακες και την έντονη πίεση του τεράστιου γαλαξιακού σμήνους που τον περιβάλλει. Η αλληλεπίδραση αυτή κάθε άλλο παρά ομαλή είναι, με τους πίδακες να εμφανίζονται εμφανώς λυγισμένοι, συμπιεσμένοι και διασκορπισμένοι από το πυκνό περιβάλλον.
Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Οι εικόνες λήφθηκαν με τη χρήση δύο εξαιρετικά ευαίσθητων ραδιοσυμβολόμετρων: της διάταξης LOFAR (Low Frequency Array) στην Ολλανδία και του αναβαθμισμένου uGMRT (Giant Metrewave Radio Telescope) της Ινδίας.
Μια μαύρη τρύπα ενεργοποιείται ξανά
Οι περισσότεροι μεγάλοι γαλαξίες περιέχουν μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, αλλά μόνο μια μειοψηφία εξ αυτών παράγει εκτεταμένους ραδιοπίδακες που μπορούν να εκταθούν σε εκατοντάδες χιλιάδες έτη φωτός.
Σύμφωνα με τη διεθνή ομάδα πίσω από τη μελέτη, ο γαλαξίας J1007+3540 ξεχωρίζει επειδή παρέχει σαφείς αποδείξεις επαναλαμβανόμενων εξάρσεων.
Η «κεντρική μηχανή» του ενεργοποιήθηκε, απενεργοποιήθηκε και αναζωπυρώθηκε ξανά σε κοσμικές χρονικές κλίμακες.
Η ανάλυση των νέων δεδομένων
Τα νέα ραδιοδεδομένα αποκαλύπτουν έναν λαμπρό, συμπαγή εσωτερικό πίδακα που σηματοδοτεί την πρόσφατη επαναφύπνιση της μαύρης τρύπας, δήλωσε η επικεφαλής ερευνήτρια Shobha Kumari από το Midnapore City College της Ινδίας.
Γύρω από αυτόν υπάρχει ένα ευρύτερο «κουκούλι» από παλαιότερο, πιο αμυδρό πλάσμα – απομεινάρια προηγούμενων εκρήξεων. Αυτό το γηρασμένο υλικό έχει παραμορφωθεί και συμπιεστεί από τις ακραίες συνθήκες στο εσωτερικό του γαλαξιακού σμήνους, διατηρώντας ένα στρωματοποιημένο αρχείο της παρελθούσας και της παρούσας δραστηριότητας.
«Είναι σαν να παρακολουθείς ένα κοσμικό ηφαίστειο να εκρήγνυται ξανά μετά από αιώνες ηρεμίας — με τη διαφορά ότι αυτό είναι αρκετά μεγάλο ώστε να σμιλεύει δομές που εκτείνονται σε απόσταση σχεδόν ενός εκατομμυρίου ετών φωτός στο διάστημα», πρόσθεσε η Kumari.
«Αυτή η εντυπωσιακή διαστρωμάτωση νεαρών πιδάκων μέσα σε παλαιότερους, εξαντλημένους λοβούς είναι το σήμα κατατεθέν ενός επεισοδιακού AGN — ενός γαλαξία του οποίου η κεντρική μηχανή συνεχίζει να ενεργοποιείται και να απενεργοποιείται σε κοσμικές χρονικές κλίμακες».
Credit : LOFAR/Pan-STARRS/S. Kumari et al.
Η έρευνα διεξήχθη από την Kumari και τους συν-συγγραφείς Δρ. Sabyasachi Pal από το Midnapore City College, τον Δρ. Surajit Paul, αναπληρωτή καθηγητή στο Κέντρο Φυσικών Επιστημών Manipal στην Ινδία, και τον Δρ. Marek Jamrozy από το Πανεπιστήμιο Jagiellonian στην Πολωνία.
Η πίεση του σμήνους αναδιαμορφώνει τους πίδακες
«Ο J1007+3540 αποτελεί ένα από τα πιο ξεκάθαρα και εντυπωσιακά παραδείγματα επεισοδιακού AGN με αλληλεπίδραση πίδακα-σμήνους, όπου το περιβάλλον θερμό αέριο λυγίζει, συμπιέζει και παραμορφώνει τους πίδακες», δήλωσε ο Δρ. Pal.
Ο γαλαξίας J1007+3540 βρίσκεται στο εσωτερικό ενός τεράστιου γαλαξιακού σμήνους, το οποίο είναι γεμάτο με εξαιρετικά θερμό αέριο. Αυτό το περιβάλλον δημιουργεί τεράστια εξωτερική πίεση – πολύ υψηλότερη από αυτή που βιώνουν οι περισσότεροι ραδιογαλαξίες. Καθώς οι αναζωογονημένοι πίδακες ωθούνται προς τα έξω, λυγίζουν, συμπιέζονται και παραμορφώνονται από την αλληλεπίδρασή τους με το πυκνό αυτό μέσο.
Η εικόνα του LOFAR αποκαλύπτει ότι ο βόρειος λοβός είναι συμπιεσμένος και εντυπωσιακά παραμορφωμένος, αναφέρουν οι συγγραφείς, παρουσιάζοντας ένα χαρακτηριστικό καμπυλωτής «πισωρροής» (backflow) πλάσματος, το οποίο φαίνεται να απωθείται πλευρικά από το περιβάλλον αέριο. Η εικόνα του uGMRT δείχνει επίσης ότι αυτή η συμπιεσμένη περιοχή διαθέτει ένα εξαιρετικά απότομο ραδιοφάσμα (ultra-steep radio spectrum), γεγονός που σημαίνει ότι τα σωματίδια εκεί είναι εξαιρετικά γηραιά και έχουν χάσει το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειάς τους – ένα ακόμη σημάδι της σκληρής επίδρασης του γαλαξιακού σμήνους.
Η μακριά, αμυδρή «ουρά» διάχυτης εκπομπής που εκτείνεται προς τα νοτιοδυτικά αφηγείται μια εξίσου δραματική ιστορία, λένε οι ερευνητές. Δείχνει ότι το μαγνητισμένο πλάσμα παρασύρεται σε μια μεγάλη έκταση μέσα στο περιβάλλον του σμήνους, αφήνοντας πίσω του ένα λεπτό, αέριο ίχνος ηλικίας εκατομμυρίων ετών. Αυτό, προσθέτουν, υποδηλώνει ότι ο γαλαξίας δεν παράγει απλώς πίδακες, αλλά ταυτόχρονα διαμορφώνεται και σμιλεύεται από το ισχυρό περιβάλλον που τον περιβάλλει.
Η επεισοδιακή δραστηριότητα αποκαλύπτει την εξέλιξη των γαλαξιών
Συστήματα όπως ο J1007+3540 είναι εξαιρετικά πολύτιμα για τους αστρονόμους. Αποκαλύπτουν τον τρόπο με τον οποίο οι μαύρες τρύπες ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται, πώς εξελίσσονται οι πίδακες κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών και πώς το περιβάλλον των σμηνών μπορεί να αναδιαμορφώσει ολόκληρη τη μορφολογική δομή ενός ραδιογαλαξία.
Ο συνδυασμός της επανενεργοποιημένης δραστηριότητας, της γιγαντιαίας κλίμακας και της ισχυρής περιβαλλοντικής πίεσης καθιστά τον J1007+3540 ένα πολύτιμο παράδειγμα της εξέλιξης των γαλαξιών εν τη γενέσει τους.
Οι συγγραφείς αναφέρουν ότι αυτό δείχνει πως η ανάπτυξη των γαλαξιών δεν είναι ειρηνική ή σταδιακή, αλλά αποτελεί μάλλον μια «μάχη» ανάμεσα στην εκρηκτική ισχύ των μαύρων τρυπών και τη συντριπτική πίεση των περιβαλλόντων στα οποία ζουν.
Μελετώντας αυτόν τον γαλαξία, οι αστρονόμοι αποκτούν σπάνια γνώση σχετικά με:
- Το πόσο συχνά οι μαύρες τρύπες μεταβαίνουν μεταξύ ενεργών και ανενεργών φάσεων.
- Το πώς το γηρασμένο ραδιοπλάσμα αλληλεπιδρά με το θερμό αέριο στα γαλαξιακά σμήνη.
- Το πώς οι επαναλαμβανόμενες εκρήξεις αναδιαμορφώνουν το περιβάλλον ενός γαλαξία κατά τη διάρκεια του κοσμικού χρόνου.
Η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει τώρα να χρησιμοποιήσει πιο ευαίσθητες παρατηρήσεις υψηλής ανάλυσης για να «εστιάσει» ακόμα βαθύτερα στον πυρήνα του J1007+3540 και να παρακολουθήσει πώς οι επανενεργοποιημένοι πίδακες διαδίδονται μέσα σε αυτό το ταραχώδες περιβάλλον.
Η κατανόηση συστημάτων όπως ο J1007+3540 βοηθά τους επιστήμονες να συνθέσουν το παζλ του πώς αναπτύσσονται οι γαλαξίες, σβήνουν και αφυπνίζονται ξανά, καθώς και πώς τα τεράστια κοσμικά περιβάλλοντα μπορούν να διαμορφώσουν, να λυγίσουν, να παραμορφώσουν, ακόμη και να «στραγγαλίσουν» τους πίδακες που προσπαθούν να διαφύγουν από την κεντρική τους μηχανή.
πηγή enikos.gr
φωτογραφία: Freepik
