Įsivaizduokite vieną juodąją skylę, maišančią dujas regione, siekiančiame pusę milijono šviesmečių. Mastelis pribloškia. Mechanizmas paprastesnis: galingi iš juodosios skylės paleisti vėjai stumia ir maišo karštą, rentgeno spindulius skleidžiančią plazmą gerokai už jos galaktikos ribų.
Nauji rentgeno stebėjimai parodė, kad vėjai iš ryškaus kvazaro gali perduoti į aplinką maždaug 100 kartų daugiau kinetinės energijos nei manyta anksčiau. Ta energija nesustoja vienos galaktikos pakraštyje. Ji prasiskverbia į platesnę galaktikų grupę ir sužadina turbulenciją kelių šimtų tūkstančių šviesmečių mastu. Tai reiškia, kad juodosios skylės grįžtamasis ryšys nėra vien lokalus mechanizmas, reguliuojantis žvaigždžių formavimą galaktikoje. Jis gali pakeisti didesnės kosminės aplinkos terminę ir dinaminę būklę.
Chandra rentgeno observatorijos užfiksuotas H1821+643 galaktikų grupės rentgeno vaizdas. Žalias brūkšniuotas kvadratas žymi stebėtą sritį, atitinkančią maždaug 900 000 šviesmečių ilgio šonus. Apatinis skydelis rodo geležies jonų (pvz., ties 6,7 keV) rentgeno emisijos linijų energijos pasiskirstymą centrinėje zonoje (maždaug 300 000 šviesmečių spindulyje), su stebėjimo duomenimis (balta) ir geriausiai prigludusiu modeliu (raudona). Palyginti su tipiniu galaktikų spiečiumi, pavyzdžiui, Persejaus, linijų pločio padidėjimas yra gerokai ryškesnis, kas rodo labai turbulentiškas ir dinamiškai aktyvias karštas dujas plačiame erdvės plote.
Kaip XRISM sekė sprogimą už vienos galaktikos ribų
Objektas buvo H1821+643, ryškus kvazaras maždaug už 3,4 milijardo šviesmečių Drakono žvaigždyne. Jo centrinį variklį sudaro greitai maitinančio supermasyvi juodosios skylės, kuri skatina stiprius išsiveržimus. Tohoku universiteto Satoshi Yamada vadovaujama komanda naudojo XRISM, japonų rentgeno astronomijos palydovą, skirtą aukštos raiškos spektroskopijai, kad išmatuotų karštų dujų judėjimą aplink šią juodąją skylę.
Spektroskopija yra raktas. Karštos dujos skleidžia rentgeno spindulius, kuriuose yra jonų, tokių kaip geležis, pėdsakai. Tų emisijos linijų formos ir plotis pasakoja: ar atomai ramūs, ar juos siurbia turbulencija? XRISM aukštesnė energinė raiška leido aptikti ryškų linijų išsiplėtimą tūrio erdvėje, aprėpiančioje maždaug 300 000 šviesmečių nuo kvazaro. Toks linijų išsiplėtimas rodo labai turbulentiškas dujas su dideliu kinetiniu energijos kiekiu.
Schema, vaizduojanti Visatos hierarchinę struktūrą: nuo galaktikų grupės (galaktikų rinkinio) iki atskiros galaktikos ir jos centro supermasyvios juodosios skylės. Nors juodoji skylė yra daugiau nei 100 milijonų kartų mažesnė už jos šeimininkės galaktikos spindulį, ji atlieka lemiamą vaidmenį galaktikos centre.
Ką šie skaičiai reiškia kosminiam grįžtamajam ryšiui
Analizė rodo, kad juodosios skylės įpūsta turbulentinė energija yra maždaug dviem eilėmis didesnė už ankstesnes vertes. Kontekste tai reiškia, kad energija prilygsta kelių milijardų supernovų bendram išeigai. Tai įspūdinga palyginimo forma, nes supernovos ilgą laiką buvo laikomos pagrindinėmis dujų įkaitinimo ir sunkiųjų elementų maišymo galaktikose ir jų haliuose varomosiomis jėgomis. Čia juodoji skylė dominuoja grupės mastu.
Kodėl tai svarbu? Nes turbulencija perskirsto šilumą ir sunkuosius elementus ir gali užkirsti kelią dujų atvėsimui bei susitraukimui, kad susidarytų naujos žvaigždės. Supermasyviųjų juodųjų skylių grįžtamasis ryšys yra modernaus galaktikų evoliucijos modelio kertinis akmuo, tačiau iki šiol dauguma vertinimų stipriausius efektus ribojo šeimininkės galaktika. Šie stebėjimai verčia peržiūrėti supratimą: kvazarų sukelti vėjai gali pasiekti ir įenergizuoti intragrupinę terpę, paveikdami aplinkas gerokai už žvaigždinio disko ribų.
„Juodosios skylės paprastai žinomos dėl to, kad traukia materiją, tačiau jos taip pat išstumia dujas galingų vėjų pavidalu“, sako Satoshi Yamada iš Tohoku universiteto Tarpdisciplininių mokslų instituto. „Šie vėjai buvo laikomi uždaryti galaktikos ribose, tačiau mūsų tyrimas parodė, kad jų galia yra žymiai didesnė nei manyta anksčiau.“
Eksperto įžvalga
Dr. Amina Torres, astrofizikė, nesusijusi su šiuo tyrimu, pažymi: „Šis rezultatas pakeičia mūsų supratimą apie energijos srautus galaktikų grupėse. Jei vienas aktyvus branduolys gali maišyti dujas maždaug 300 000 šviesmečių mastu, tada daugelio tokių įvykių kaupiamasis poveikis per kosminį laiką tampa esminis galaktikų aplinkos terminėje istorijoje. Tokios observatorijos kaip XRISM ir Chandra leidžia mums pirmą kartą kiekybiškai nustatyti šį maišymą.“
Išvada
XRISM stebėjimai H1821+643 parodo, kad supermasyvi juodoji skylė atlieka kur kas daugiau nei tiesiog alkana sankaupa. Ji yra kosminis pūtikas, pumpuojantis energiją į tūrį, pasiekiantį erdvę tarp kaimyninių galaktikų. Teoretikams ir modeliavimo specialistams šie duomenys suteikia tvirtesnį ribojimą grįžtamojo ryšio parametrams. Stebėtojams tai yra kvietimas: nukreipti aukštos raiškos instrumentus į daugiau kvazarų, įterptų grupėse ir spiečiuose, ir ištirti, kiek universali yra šis reiškinys.
Ateities kampanijos, derinančios XRISM tipo spektroskopiją su giliomis Chandra nuotraukomis ir radijo stebėjimais, fiksuojančiais ištekančias dujas, pagilins vaizdą. Matome labiau susietos Visatos brėžinius, kur mažiausi ir tankiausi varikliai dramatiškai veikia struktūrą didžiausiuose mastuose.
Palikti komentarą
Komentarai
Komentarų dar nėra. Būkite pirmas.