De zeci de ani, astrofizicienii s-au nedumerit cu privire la relația dintre Găuri negre supermasive (SMBH) și galaxiile lor respective. Începând cu anii 1970, s-a înțeles că majoritatea galaxiilor masive au un SMBH în centru și că acestea sunt înconjurate de tori rotativi de gaz și praf. Prezența acestor găuri negre și tori sunt ceea ce face ca galaxiile masive să aibă un Nucleu Galactic activ (AGN).
Cu toate acestea, a studiu recent condus de o echipă internațională de cercetători a scos la iveală o concluzie uluitoare atunci când studiem această relație. Folosind Atacama Large Millimeter/submilimeter Array (ALMA) pentru a observa o galaxie activă cu un flux puternic de gaz ionizat din centrul galactic, echipa a obținut rezultate care ar putea indica că nu există nicio relație între un SMBH și galaxia gazdă.
Studiul, intitulat „ Niciun semn de ieșire puternică de gaz molecular într-o galaxie ascunsă de praf cu infraroșu strălucitor, cu un flux puternic de gaz ionizat “, a apărut recent înJurnal de astrofizică. Studiul a fost condus de Yoshiki Toba de la Academia Sinica Institutul de Astronomie si Astrofizica în Taiwan și a inclus membri de la Universitatea Ehime, Universitatea Kogakuin și Observatorul Național Astronomic al Japoniei , Universitatea Absolventă de Studii Avansate (SOKENDAI) și Universitatea Johns Hopkins.
Imagini din Sloan Digital Sky Survey (SDSS) (stânga) și, respectiv, imagine în infraroșu mijlociu de la WISE (dreapta). Credit: Sloan Digital Sky Survey/NASA/JPLCaltech
Întrebarea cum au afectat SMBH-urile evoluția galactică rămâne una dintre cele mai mari întrebări nerezolvate din astronomia modernă. Printre astrofizicieni, este o concluzie preconizată că SMBH-urile au un impact semnificativ asupra formării și evoluției galaxiilor. Conform acestei noțiuni acceptate, SMBH-urile influențează semnificativ gazul molecular din galaxii, care are un efect profund asupra formării stelelor.
Practic, această teorie susține că galaxiile mai mari acumulează mai mult gaz, rezultând astfel mai multe stele și o gaură neagră centrală mai masivă. În același timp, există un mecanism de feedback, în care găurile negre în creștere acumulează mai multă materie asupra lor. Acest lucru duce la trimiterea unei cantități uriașe de energie sub formă de radiații și jeturi de particule, despre care se crede că reduc formarea stelelor în vecinătatea lor.
Cu toate acestea, când au observat o galaxie în infraroșu (IR)-luminoasă ascunsă de praf (DOG) – WISE1029+0501 – Yoshiki și colegii săi au obținut rezultate care au contrazis această noțiune. După ce a efectuat o analiză detaliată folosind ALMA, echipa a descoperit că nu au existat semne de ieșire semnificativă de gaze moleculare provenind de la WISE1029+0501. Ei au descoperit, de asemenea, că activitatea de formare a stelelor în galaxie nu a fost nici mai intensă, nici mai suprimată.
Acest lucru indică faptul că un flux puternic de gaz ionizat provenit de la SMBH în WISE1029+0501 nu a afectat în mod semnificativ gazul molecular din jur sau formarea stelelor. Ca Dr. Yoshiki Toba explicat , acest rezultat:
„[H]as a făcut co-evoluția galaxiilor și a găurilor negre supermasive mai derutante. Următorul pas este analizarea mai multor date despre acest tip de galaxii. Acest lucru este crucial pentru înțelegerea imaginii complete a formării și evoluției galaxiilor și găurilor negre supermasive”.
Emisia de monoxid de carbon (stânga) și praf rece (dreapta) în WISE1029 Observată de ALMA (imagine). Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Toba et al.
Acest lucru nu numai că zboară în fața înțelepciunii convenționale, ci și în fața unor studii recente care au arătat o corelație strânsă între masa găurilor negre centrale și cea a galaxiilor lor gazdă. Această corelație sugerează că găurile negre supermasive și galaxiile lor gazdă au evoluat împreună de-a lungul ultimilor 13,8 miliarde de ani și au interacționat strâns pe măsură ce au crescut.
În acest sens, acest ultim studiu nu a făcut decât să adâncească misterul relației dintre SMBH și galaxiile lor. După cum a indicat Tohru Nagao, profesor la Universitatea Ehime și coautor al studiului:
„[Noi] astronomii nu înțelegem relația reală dintre activitatea găurilor negre supermasive și formarea stelelor în galaxii. Prin urmare, mulți astronomi, inclusiv noi, sunt dornici să observe scena reală a interacțiunii dintre fluxul nuclear și activitățile de formare a stelelor, pentru a dezvălui misterul co-evoluției.”
Echipa a selectat WISE1029+0501 pentru studiul lor, deoarece astronomii cred că câinii adăpostesc SMBH în creștere activă în nucleele lor. În special, WISE1029+0501 este un exemplu extrem de galaxii în care gazul care curge este ionizat de radiația intensă de la SMBH-ul său. Ca atare, cercetătorii au fost foarte motivați să vadă ce se întâmplă cu gazul molecular al acestei galaxii.
Impresia artistică a vântului găurii negre din centrul unei galaxii. Credit: ESA
Studiul a fost posibil datorită sensibilității ALMA, care este excelentă atunci când vine vorba de investigarea proprietăților gazului molecular și a activității de formare a stelelor în galaxii. De fapt, în ultimii ani au fost efectuate mai multe studii care s-au bazat pe ALMA pentru a investiga proprietățile gazelor și SMBH-urile galaxiilor îndepărtate.
Și în timp ce rezultatele acestui studiu contrazic teoriile larg răspândite despre evoluția galactică, Yoshiki și colegii săi sunt încântați de ceea ce ar putea dezvălui acest studiu. În cele din urmă, este posibil ca radiația de la un SMBH să nu afecteze întotdeauna gazul molecular și formarea stelelor din galaxie gazdă.
„Înțelegerea unei astfel de co-evoluții este crucială pentru astronomie”, a spus Yoshiki. „Prin colectarea de date statistice despre acest tip de galaxii și continuând cu mai multe observații ulterioare folosind ALMA, sperăm să dezvăluim adevărul.”
Lectură suplimentară: Observatorul ALMA , Jurnal de astrofizică