7 Minutės
Atliktas retas kosminis šokis: atrasta sistema, kurioje bendrai sąveikauja trys galaktikos, kiekviena turinti aktyvų galaktikos branduolį, žinomą kaip AGN. Ši atranka prasidėjo nuo netipinio infraraudonųjų spindulių signalo, pažymėto Wide-field Infrared Survey Explorer WISE duomenyse, o vėlesnės stebėjimų kampanijos patvirtino, kad tai spektakuliari ir mokslui vertinga trijulė. Tyrimas pateikia naują pavyzdį, kaip infraraudonieji tyrimai gali atverti duris į sudėtingas galaktikų susijungimų aplinkas ir leidžia sekti juodųjų skylių bei dujų dinamiką įvairiuose bangų ilgiuose.
Du artimi kaimynai — ir netikėtas trečiasis
Pirmieji vaizdai parodė dvi galaktikas, kurios jau persidengia savo kraštais ir kurių kiekvieną maitina atskiras aktyvus branduolys. Išsamesni stebėjimai atskleidė, kad centriniai branduoliai yra maždaug 74 000 šviesmečių atstumu vienas nuo kito, atstumas, leidžiantis manyti, kad jos yra ankstyvame susijungimo etape. Tačiau sistema tampa dar įdomesnė, kai prie jos prisijungia trečioji, ryškiai spindinti galaktika su savo AGN, esanti maždaug 316 000 šviesmečių atstumu nuo centrinio dviejų poros. Ši atokia galaktika vizualiai ir dinamiškai susieta su vidine pora per dujinę potvarkinę uodegą, vedančią link susidarančios dvylikos branduolių poros. Toks dujinės uodegos ryšys veikia kaip itin tvirtas įrodymas, leidžiantis susieti atstumų ir greičio duomenis bei patvirtinti, kad turime reikalą su tikra triple AGN sistema.
Detalesni spektroskopiniai duomenys ir platus spektro aprėpties stebėjimai parodė, kad uodega sudaryta iš jonizuotų ir molekulinių dujų mišinio. Tokia dujinė juosta gali vykdyti masės pernašą, nukreipdama dujas link centrinių branduolių ir taip potencialiai sustiprinant juodųjų skylių aktyvumą. Be to, uodegos buvimas suteikia galimybę įvertinti medžiagos transportą per dideles erdves, matuoti plokštumų kampus ir nagrinėti, kaip gravitacinės jėgos formuoja tarpgalaktines struktūras. Visa tai yra svarbu kuriant tikslinius modelius, kaip susidaro kompleksinės galaktikų susijungimų struktūros ir kaip jos veikia aplinkos evoliuciją.
Kodėl astronomai domisi trigubais susijungimais
Trigubi galaktikų susijungimai yra išskirtinai reti ir todėl ypač vertingi moksline prasme. Kai kelios galaktikos susiduria, jų centrinės supermasyvios juodosios skylės gali būti provokuojamos aktyviai maitintis, įsiaudrinant kaip AGN ir išskiriant didelius kiekio energijos bei spinduliuotės kiekius. Tokiose aplinkose susidaro unikalūs bandymų laukai, leidžiantys nagrinėti keletą pagrindinių kosmologijos ir galaktikų evoliucijos klausimų: kaip galaktikos auga ir jungiasi, kaip juodosios skylės didėja ir sąveikauja tarpusavyje, bei kaip dujos paskirstomos ir pertvarkomos per smarkius gravitacinius susidūrimus.
Stebint tris aktyvius branduolius vienoje sistemoje, mokslininkai gali geriau apriboti modelius, aprašančius juodųjų skylių maitinimą ir grįžtamąjį ryšį. Pavyzdžiui, galima ištirti, ar maitinimo eiga vyksta vienodai visoms trims šaknims, ar yra lokalūs skirtumai, priklausantys nuo atstumo iki susidūrimo centro, galaktikų masės ar orbitalinių elementų. Tokios sistemos taip pat suteikia unikalią galimybę studijuoti, kaip gali susiformuoti dujinės ir juodųjų skylių dvejetainės arba daugialypės sistemos, kurios vėliau gali tapti stipriais gravitacinės bangos šaltiniais, svarbiais prieinamiems gravitacinių bangų detektoriams ateityje.
Be to, triple AGN sistemos padeda geriau suprasti grįžtamąjį ryšį tarp AGN ir aplinkinės žvaigždžių formavimo veiklos. AGN išskiriama radiacija ir srovės gali sukelti tiek žvaigždžių formavimo slopinimą, tiek jo aktyvavimą priklausomai nuo laikymo, kampų ir medžiagos pasiskirstymo. Dėl to tokios sistemos yra ne tik reti, bet ir teorinių modelių patikrinimui būtini atvejai, leidžiantys susieti stebimus fenomene procesus su platesniais galaktikų evoliucijos kontekstais.
Nuo atradimo iki daugiaspalvės stebėjimų kampanijos
Sistema pirmą kartą buvo pažymėta WISE infraraudonųjų spindulių duomenyse, nes dulkėmis uždengti arba stipriai užtamsinti AGN dažnai ryškėja būtent šiame bangų ilgio diapazone. Infraraudonosios emisijos jautrumas leidžia aptikti šiluminių dulkynų šilumos pėdsakus, kurie dažnai rodo intensyvų branduolio aktyvumą, net jei optiniuose vaizduose toks aktyvumas gali būti paslėptas. Tai pabrėžia infraraudonųjų apžvalgų, tokių kaip WISE, vaidmenį kaip kandidatų atrankos priemonę ieškant paslėptų AGN ir susijusių sudėtingų sistemų.
Po pirminio žymėjimo komanda ėmėsi plataus ploto, daugiaspalvės stebėjimų kampanijos, apimančios optinius spektro instrumentus, integralinių lauko vienetines matricas, rentgeno teleskopus ir radijo interferometrus. Tokia daugiadiscipliniška prieiga buvo būtina, nes skirtingi instrumentai teikia skirtingą informaciją: optika ir spektroskopija atskleidžia emisijos linijų profilį ir chemiją, rentgeno spinduliai parodo aukštos energijos procesus šalia juodųjų skylių, o radijo duomenys gali fiksuoti plazmos išmetimus arba lėtą, masyvią molekulinę medžiagą. Derindami šiuos duomenis, mokslininkai patvirtino tris aktyvius branduolius ir nubrėžė dujinės uodegos trajektoriją, susiedami atitinkamus energijos ir medžiagos srautus.
Komanda taip pat pabrėžė, kad tokio tipo sistemų radimas reikalauja įvairių atrankos strategijų ir heterogeninių duomenų. Infraraudonieji tyrimai greitai išskiria kandidatus, tačiau tik optiniai arba rentgeno stebėjimai gali patvirtinti AGN aktyvumą pagal spektrinius bruožus ir aukštos energijos emisiją. Radijo stebėjimai savo ruožtu leidžia atsekti didelių mastelių išsiveržimus ar sinchrotroninę spinduliuotę, dažnai susijusią su AGN aktyvumu arba su susidūrimo sukelta žaibine žvaigždžių formavimo veikla. Todėl geriausi atradimai atsiranda ten, kur infraraudonieji filtrai, optika, rentgenas ir radijas veikia kartu ir nuosekliai.
Ką planuoja daryti toliau
Mokslininkai ruošia gilias, daugiaspalves stebėjimų programas, skirtas išmatuoti juodųjų skylių mases, dujų kinematiką ir susijusį žvaigždžių formavimą, kurį sukelia sąveika. Tokie matavimai įprastai apima aukštos skiriamosios gebos spektroskopiją, integralinių lauko vienetų duomenis, submilimetrinius ir radijo stebėjimus molekulinių dujų kiekiui nustatyti, bei gilų rentgeno kartografavimą, skirtą atskirti atskirų branduolių aukštos energijos bruožus.
Juodųjų skylių masių kiekiai yra kritiški siekiant prognozuoti tolesnę sistemų dinamiką. Žinodami masių santykius ir santykinius greičius, galime numatyti, ar centrinės juodosios skylės su laiku susijungs į dvejetaines sistemas, kiek laiko užtruks jų orbita spiralizuotis ir kokia tikimybė, kad jos taps reikšmingu gravitacinių bangų šaltiniu. Kitas svarbus tikslas yra nustatyti, kaip sąveika paveiks žvaigždžių formavimosi intensyvumą vidiniuose ir išoriniuos regionuose, bei ar AGN sugebės išstumti ar sutrukdyti dujų telkinius, kurie kitaip galėtų maitinti naują žvaigždžių kartą.
Surinkti duomenys taip pat padės patobulinti paieškos algoritmus kitoms paslėptoms trijulėms. Naudojant vieningus kriterijus, pvz., infraraudonųjų spalvų derinius, spektrinius AGN žymes ir dinaminius duomenis, bus įmanoma sukurti efektyvesnius filtrus didelėms apžvalgoms. Tai savo ruožtu leis geriau įvertinti, kiek dažni tokie trigubi susijungimai yra visatoje, ir kaip jie prisideda prie bendros galaktikų bei juodųjų skylių evoliucijos statistikos.
Komandos pareiškimas
Tyrimo komanda pažymi, kad patvirtinimas apie susietą triple AGN sistemą iliustruoja tiek tokių objektų retumą, tiek ir infraraudonųjų atradimo priemonių bei plataus spektro vėlesnių stebėjimų svarbą. Tokie radiniai verčia peržiūrėti ir praplėsti esamus atrankos metodus, paskatindami naują sintezę tarp duomenų iš WISE tipo apžvalgų, optinių teleskopų, rentgeno ir radijo instrumentų.
Komanda pabrėžia, kad kiekvienas naujas triple AGN atvejis suteikia galimybę ne tik geriau suprasti pačias juodąsias skyles, bet ir paaiškinti, kaip didelio masto gravitacinės sąveikos perkelia dujas, formuoja žvaigždes ir pertvarko galaktikų struktūras. Tolesni žingsniai apims šaltinių laiko variacijų stebėjimą, aukštos raiškos dinamikos matavimus ir modelių sintezę, kuri padės paaiškinti šių retų sistemų evoliucinį kelią ir jų reikšmę kosmologiniame kontekste.
Šaltinis: sciencealert
Palikite komentarą