Jaką rolę odgrywają ogromne czarne dziury w ewolucji galaktyki? Zespół finansowanego przez UE projektu postanowił odpowiedzieć na to pytanie, wykorzystując zaawansowane teleskopy rentgenowskie, by bliżej przyjrzeć się tym tajemniczym ciałom niebieskim. Ich ustalenia w ogromnym stopniu poszerzają naszą wiedzę na temat wszechświata.


Image

© IncrediVFX, #338717700 source:stock.adobe.com 2020

Zgodnie ze współczesnym paradygmatem kosmologicznym wszechświat stanowi żywy ekosystem, w którym gazy przepływają między galaktykami pod wpływem działania ogromnych czarnych dziur znajdujących się w ich centrum. W jakim stopniu czarne dziury wpływają na ewolucję galaktyki?

Znalezienia odpowiedzi na to pytanie podjął się zespół sfinansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projektu FEEDBACK.

Potęga czarnej dziury

Naukowcy skupiali się na badaniu sprzężenia zwrotnego aktywnego jądra galaktycznego w obrębie galaktyk i ich gromad. „W centrum galaktyki aktywnej znajduje się jasna i potężna czarna dziura”, mówi Andrew Fabian, astronom z Uniwersytetu w Cambridge i główny badacz z projektu FEEDBACK. „Z kolei dzięki sprzężeniu zwrotnemu energia pochodząca z czarnej dziury może zmieniać galaktyki, które są miliard razy większe od samej czarnej dziury”.

Zdaniem Fabiana może się to odbywać na kilka sposobów. Z jednej strony, wyrzucając gaz, sprzężenie zwrotne może zapobiegać tworzeniu się gwiazd, w efekcie unicestwiając galaktykę. Gaz może także stymulować powstawanie nowych gwiazd i w ten sposób zmieniać kształt galaktyki. Jeśli galaktyka należy do gromady, sprzężenie zwrotne może również doprowadzić do podgrzania gazu.

„Zajęliśmy się zagadnieniami związanymi z wytwarzaniem energii elektrycznej w przepływie akrecyjnym czarnej dziury”, wyjaśnia Fabian. „Wymagało to zbadania nie tylko geometrii przepływu, masy i wiru czarnej dziury oraz procesów wytwarzania energii, ale także wpływu energii na otoczenie, szczególnie w przypadku gromad galaktyk”.

W astrofizyce mianem akrecji określa się nagromadzenie cząstek przez grawitacyjne przyciąganie materii, w efekcie czego powstają ogromne obiekty, takie jak galaktyki, gwiazdy, planety i inne ciała niebieskie.

Zaspokoić ciekawość

Większość badań przeprowadzonych w ramach projektu FEEDBACK miało charakter obserwacyjny i zostało wykonane za pomocą teleskopów rentgenowskich, modelowania i prostych teorii. Na przykład w lutym 2016 roku satelita Hitomi przeprowadził głębokie obserwacje promieniowania rentgenowskiego w jądrze gromady galaktyk w Perseuszu. „Uzyskane widma miały wysoką rozdzielczość, co jest niespotykane w dziedzinie astronomii rentgenowskiej”, dodaje Fabian.

Wśród innych metod obserwacji wyróżnić można grupę teleskopów NuSTAR, które krążą po orbicie, oraz znajdujący się na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (MSK) teleskop NASA – Badacz Budowy Wnętrza Gwiazd Neutronowych (NICER).

Poczynione obserwacje pozwoliły naukowcom ustalić, że sprzężenie zwrotne odgrywa istotną rolę w ewolucji galaktyki, co znacznie pogłębiło nasze rozumienie wszechświata. „Obserwacja, w jaki sposób takie niezwykłe obiekty jak czarne dziury wpływają na galaktyki, zaspokaja naszą ciekawość dotyczącą powstania największych ciał niebieskich”, zauważą Fabian.

Badanie wyróżnione nagrodą

Praca naukowca nad projektem FEEDBACK pomogła mu zdobyć nagrodę Kavli 2020 w dziedzinie astrofizyki, przyznawaną przez Norweską Akademię Nauk i Literatury. „Andrew Fabian, jeden z najbardziej aktywnych i wpływowych astronomów naszych czasów, to czołowa postać w dziedzinie astronomii rentgenowskiej. Zajmuje się on szerokim wachlarzem zagadnień – od przepływów gazów w gromadach galaktyk po supermasywne czarne dziury znajdujące się w samym sercu galaktyk”, czytamy w ogłoszeniu opublikowanym przez Akademię. „Bogata wiedza Fabiana i jego spostrzeżenia pozwoliły nam lepiej zrozumieć powiązania pomiędzy tymi odrębnymi zjawiskami”.

Fabian przypisuje część swojego sukcesu unijnemu finansowaniu otrzymanemu od ERBN, które pozwoliło mu na stworzenie, a następnie utrzymanie zespołu naukowców przez ponad 5 lat. „Elastyczne finansowanie ułatwiło nam zatrudnianie nowych pracowników i podróżowanie w celu udziału w spotkaniach”, dodaje naukowiec. „Dzięki niemu zespół mógł się skupić na jak najlepszej jakości badań”.

Od tego czasu na wydziale zatrudniono na pełen etat sześciu habilitantów, a dwojgu innym przyznano stypendia. Cały zespół w dalszym ciągu stara się odkryć tajemnice wszechświata.



Source link