„Galaktikos viduje vyksta kažkas kita.“ Netrukus susidurs

Jie taip pat sukelia įspūdingus supermasyvių juodųjų skylių susiliejimus. Rezultatas – viena labai pasikeitusi galaktika ir vienintelė, itin masyvi juodoji skylė.

Šie kolosaliniai reiškiniai yra pagrindinė galaktikų evoliucijos jėga. Būtent taip mažesnės galaktikos jungiasi ir suformuoja vis didesnes galaktikas. Tokie susiliejimai vyksta nuo pat ankstyviausių kosminio laiko epochų, rašo „Science Alert“.

Galaktikų susiliejimai vyksta ir šiandien. Mūsų Paukščių takas toliau ryja mažesnes galaktikas ir po kelių milijardų metų susidurs su Andromedos galaktika. Kai tai įvyks, abiejų galaktikų supermasyvios juodosios skylės taip pat turėtų susilieti.

Mes nematome viso proceso nuo pradžios iki pabaigos, nes jis trunka milijonus metų. Tačiau tai netrukdo astronomams ieškoti – ir rasti – galaktikų ir supermasyvių juodųjų skylių susidūrimų įrodymų.

Naujausio atradimo metu Hubble`o kosminis teleskopas (HST) pastebėjo tris ryškius, regimos šviesos „karštuosius taškus“, tūnojusius poros susiduriančių galaktikų gilumoje. Šie taikiniai yra palyginus arti mūsų – tik už maždaug 800 mln. šviesmečių.

Po to sekė stebėjimai iš „Chandra“ observatorijos ir radijo duomenys iš Karlo G. Jansky „Very Large Array“ observatorijos.

Paprastai galaktikos su ryškiais centrais, kurie vadinami aktyviaisiais galaktikų branduoliais (AGB), būna labai toli. Jos dažnai pastebimos ankstyvaisiais kosminio laiko tarpsniais. Galimybė patyrinėti galaktiką ir supermasyvių juodųjų skylių porą, susiduriančią „šiuolaikinėje“, netolimoje Visatoje, yra gera proga šio reiškinio mechanikai sudijuoti.

Kaip buvo pastebėtas beprasidedantis juodųjų skylių susidūrimas

Atrasti būsimą kosminį susidūrimą pavyko tuomet, kai HST Pažangioji tyrimų kamera (Advanced Camera for Surveys) susiduriančios galaktikos, pavadintos MCG-03-34-64, centre pastebėjo tris optinės difrakcijos smailes.

Du iš šių karštųjų taškų pasirodė esantys labai arti vienas kito – juos skyrė vos pie 300 šviesmečių. Jie rodė, kad branduolyje yra deguonies dujų. Jas jonizuoja kažkas labai energingo, ir karštieji taškai nustebino astronomus. (Kas yra trečiasis karštasis taškas, dar nėra gerai žinoma.)

„Nesitikėjome pamatyti kažko panašaus, – sakė Anna Trindade Falcao iš Astrofizikos centro | Harvardo ir Smitsonijos institute Kembridže, Masačusetso valstijoje. – Toks reginys nėra dažnas artimoje Visatoje, ir mums pranešė, kad galaktikos viduje vyksta kažkas kita“.

A.T. Falcao ir jos kolegos norėjo sužinoti, kas kelia šiuos ryškius taškus, todėl jie nusprendė pasinaudoti „Chandra“ rentgeno spindulių observatorija.

„Stebėdami MCG-03-34-64 rentgeno spindulių diapazone, išvydome du atskirus, galingus aukštos energijos spinduliuotės šaltinius, sutampančius su ryškiais optiniais šviesos taškais, matomais „Hubble“ aparatu. Sujungę šiuos duomenis, padarėme išvadą, jog greičiausiai regime dvi arti viena kitos esančias supermasyvias juodąsias skyles“, - sakė A. T. Falcao.

Komanda taip pat rado šių objektų stebėjimus archyviniuose radijo teleskopo duomenyse. Šios galingos radijo emisijos įrodė, kad šios juodosios skylės egzistuoja ir artėja viena prie kitos.

„Kai matote ryškią šviesą optiniuose, rentgeno ir radijo bangų ilgiuose, daug dalykų gali būti atmesti, todėl belieka daryti išvadą, jog tai yra arti esančios juodosios skylės, – pažymėjo A. T. Falcao. – Sudėjus visas dalis į visumą, susidaro AGB dueto vaizdas“.

Būsimasis susidūrimas

Šios centrinės supermasyvios juodosios skylės susidurs galbūt per šimtą milijonų metų.

Kiekviena iš jų yra savos galaktikos širdyje. Šioms galaktikoms vis labiau artėjant vienai prie kitos, jų centruose esančios juodosios skylės pradės po truputį sąveikauti. Galiausiai jos susijungs per galingą įvykį, kurio metu bus paskleistos gravitacinės bangos.

Astronomai (remdamiesi simuliacijomis ir stebėjimais) teigia, kad galaktikų su supermasyviomis juodosiomis skylėmis susiliejimas sukelia didelį aktyvumą. Vykstant susidūrimams, tarpžvaigždinės dujos srūva į galaktikų centrus.

Tačiau kituose regionuose jos susispaudžia, ir abu šie procesai sukelia žvaigždžių formavimosi protrūkius. Kai kurios dujos taip pat telkiasi ant centrinių supermasyvių juodųjų skylių ir suintensyvina emisijas, kol medžiaga spirale sklinda per akrecinį diską.

Tokie susiliejimai Visatoje vyksta nuolat. Galaktikų evoliucijos modeliai kartu su stebėjimų duomenimis rodo, kad daugelis AGB, esančių galaktikų centruose, galiausiai susilieja. Tuose AGB susidarančios supermasyvių juodųjų skylių poros taip pat verčia manyti, kad juodosios skylės auga susijungdamos.

Supermasyvių juodųjų skylių susidūrimai ir būsimi tyrinėjimai

Supratimas, kaip jungiasi tokie arti esantys AGB, kaip MCG-03-34-64 atveju, suteikia unikalią progą pažvelgti į paskutinius supermasyvių juodųjų skylių dvinario susiliejimo etapus.

Tokie įvykiai yra ir bus pagrindinis būdas įvertinti šių susiliejimų poveikį. Jie suteiks turtingą tyrimų lauką, kuriam bus galima naudoti observatorijas, jautrias viso spektro šviesai, taip pat būsimus gravitacinių bangų detektorius.

Šiems radiniams aptikti reikės pažangių Lazerinio interferometro gravitacinių bangų observatorijos (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO) versijų, kurios pirmuosius radinius aptiko vos prieš kelerius metus. Supermasyvių juodųjų skylių susijungimo sukeltos gravitacinės bangos bus tokių ateities prietaisų kaip LISA (Lazerinio interferometro kosminės antenos) taikinys.

Šį prietaisą sudarys trys detektoriai, dislokuoti kosmose milijonų mylių atstumu. Jie fiksuos ilgų bangų gravitacines bangas, sklindančias susidūrus tokioms juodosioms skylėms kaip MCG-03-34-64.

Kadangi tokie susiliejimai vyksta visoje Visatoje, tai bus dėkinga tyrimų sritis, kuri labai prisidės prie mūsų supratimo apie galaktikų susidūrimus, kaip kosminės evoliucijos dalį.

Šis straipsnis pirmiausia buvo publikuotas svetainėje „Universe Today“.