Σύνοψη
- Το Chandra εντόπισε πίδακα από μαύρη τρύπα σε γειτονικό γαλαξία
- Ο πίδακας μπορεί να χτυπά το αέριο γύρω από το «red potato»
- Ο γαλαξίας απέχει περίπου 11,7 δισεκατομμύρια έτη φωτός
- Το ψυχρό αέριο υπάρχει, αλλά δεν σχηματίζονται πολλά νέα άστρα
- Η μελέτη δείχνει πώς οι μαύρες τρύπες μπορούν να επηρεάζουν την εξέλιξη γαλαξιών
Το Chandra της NASA αποκάλυψε ενδείξεις ότι ένας πίδακας από μαύρη τρύπα ίσως αναταράσσει το αέριο γύρω από έναν αρχαίο γαλαξία, περιορίζοντας τη γέννηση νέων άστρων.
Ο γαλαξίας MQN01 J004131.9-493704, γνωστός με το παρατσούκλι «red potato» λόγω της εμφάνισής του σε εικόνες του James Webb Space Telescope, βρίσκεται περίπου 11,7 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη και φαίνεται να επηρεάζεται από πίδακα που προέρχεται από υπερμεγέθη μαύρη τρύπα σε γειτονικό γαλαξία.
Η ανακάλυψη είναι σημαντική γιατί δείχνει έναν πιθανό μηχανισμό με τον οποίο οι μαύρες τρύπες μπορούν να επηρεάζουν τη δημιουργία άστρων στο πρώιμο Σύμπαν, σε μια εποχή όπου οι γαλαξίες και οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες τους αναπτύσσονταν έντονα.
Ένας γαλαξίας μέσα σε κοσμικό «δοχείο» αερίου
Ο MQN01 J004131.9-493704 βρίσκεται σε μια περιοχή όπου τεράστιες δομές γαλαξιών και αερίου, σαν κοσμικός ιστός, συναντώνται στο πρώιμο Σύμπαν. Οι αστρονόμοι στόχευσαν την περιοχή με το Webb επειδή γνώριζαν ότι φιλοξενεί μία από τις βαρύτερες συγκεντρώσεις γαλαξιών και αναπτυσσόμενων υπερμεγεθών μαύρων τρυπών που έχουν εντοπιστεί τόσο νωρίς στην ιστορία του Σύμπαντος.
Ο γαλαξίας ονομάστηκε ανεπίσημα «red potato» επειδή στις εικόνες του Webb εμφανίζεται ως ένα μικρό, ακανόνιστο, ωχρό κιτρινωπό οβάλ με κόκκινο περίβλημα, μέσα σε ένα φωτεινό και θολό κόκκινο νέφος. Η ερυθρή του εμφάνιση σχετίζεται με το ότι περιέχει κυρίως παλαιότερα και ψυχρότερα άστρα, τα οποία φαίνονται κόκκινα στα οπτικά και υπέρυθρα δεδομένα.
Γιατί δεν σχηματίζει τόσα άστρα όσα αναμένονταν
Δεδομένα από το Very Large Telescope του European Southern Observatory δείχνουν ότι ο γαλαξίας περιβάλλεται από ένα τεράστιο νέφος σχετικά ψυχρού αερίου. Κανονικά, τέτοιο αέριο αποτελεί την πρώτη ύλη για τη δημιουργία νέων άστρων, καθώς μέρος του μπορεί να πέσει στον γαλαξία και να τροφοδοτήσει έντονη αστρογένεση.
Οι ερευνητές περίμεναν ότι το «red potato» θα είχε μεγάλο αριθμό νεαρών άστρων, όπως συμβαίνει σε κοντινότερους γαλαξίες που περιβάλλονται από ψυχρό αέριο. Αντίθετα, η αστρογένεση αποδείχθηκε σχετικά χαμηλή. Αυτό οδήγησε την ομάδα να αναζητήσει τι εμποδίζει το αέριο να καταλήξει στον γαλαξία.
Ένα βασικό στοιχείο είναι ότι το νέφος αερίου γύρω από τον γαλαξία είναι ασυνήθιστα τυρβώδες σε σχέση με μεγάλα νέφη αερίου γύρω από άλλους γαλαξίες. Αυτή η αναταραχή μπορεί να εμποδίζει μεγάλο μέρος του αερίου να πέσει στο «red potato», στερώντας του το υλικό που χρειάζεται για να σχηματίσει πολλά νέα άστρα.
Ο ρόλος της μαύρης τρύπας στον γειτονικό γαλαξία
Με το Chandra X-ray Observatory, οι αστρονόμοι εντόπισαν ότι ένας πίδακας σωματιδίων από μια αναπτυσσόμενη υπερμεγέθη μαύρη τρύπα σε γειτονικό γαλαξία είναι στραμμένος προς το νέφος αερίου γύρω από το «red potato». Ο πίδακας αυτός μπορεί να χτυπά το νέφος, διοχετεύοντας ενέργεια και σωματίδια σε αυτό και προκαλώντας την παρατηρούμενη αναταραχή.
Ο γειτονικός γαλαξίας βρίσκεται περίπου 200.000 έτη φωτός από το «red potato». Σε αντίθεση με τον ερυθρό γαλαξία, εμφανίζει πολύ ενεργή δημιουργία άστρων, συμπεριλαμβανομένων μεγάλων και θερμών άστρων, όπως και οι περισσότεροι γειτονικοί γαλαξίες της περιοχής.
Οι ερευνητές εξέτασαν και άλλες πιθανές εξηγήσεις για την αναταραχή στο αέριο, όπως εκρήξεις από υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του ίδιου του «red potato» ή ενέργεια από μια έκρηξη νέας αστρογένεσης. Ωστόσο, θεωρούν αυτές τις εκδοχές λιγότερο πιθανές από το σενάριο του πίδακα της γειτονικής μαύρης τρύπας.
Τι δείχνει η σύνθετη εικόνα
Η σύνθετη εικόνα συνδυάζει ακτίνες Χ από το Chandra, υπέρυθρα δεδομένα από το James Webb Space Telescope και ραδιοφωνικά δεδομένα από το Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Στην απεικόνιση, οι ακτίνες Χ εμφανίζονται με μπλε, το υπέρυθρο φως με κόκκινο, πράσινο και μπλε, ενώ το ραδιοφωνικό φως με κόκκινο.
Οι ακτίνες Χ αποκαλύπτουν την αναπτυσσόμενη υπερμεγέθη μαύρη τρύπα και τον πίδακα που έχει παραγάγει. Το ραδιοφωνικό φως δείχνει το σχετικά ψυχρό αέριο στην περιοχή, ενώ τα υπέρυθρα δεδομένα του Webb συμπληρώνουν την εικόνα των δύο γαλαξιών και του περιβάλλοντός τους.
Στην εικόνα, το «red potato» βρίσκεται κοντά στο κέντρο, μέσα στο φωτεινό ερυθρό νέφος. Πάνω δεξιά φαίνεται ο γειτονικός γαλαξίας, μέσα σε μια μπλε άλω ακτίνων Χ. Η μπλε εκπομπή έχει μια κοντή ουρά, δηλαδή τον πίδακα ακτίνων Χ, που δείχνει προς το κόκκινο νέφος γύρω από τον γαλαξία.
Η ευρεία και διάχυτη εμφάνιση της πηγής ακτίνων Χ δεν σημαίνει ότι όλη η περιοχή είναι διάχυτη εκπομπή. Η NASA σημειώνει ότι οφείλεται στη διαφορετική διακριτική ικανότητα του JWST και του Chandra, καθώς και στην επεξεργασία που χρειάστηκε για να φανεί ο αχνός πίδακας. Πέρα από τον πίδακα, η μπλε εκπομπή από τον γειτονικό γαλαξία είναι σημειακή πηγή ακτίνων Χ.
Τα τεχνικά στοιχεία της παρατήρησης
Η περιοχή της εικόνας καλύπτει περίπου 20 δευτερόλεπτα τόξου, δηλαδή περίπου 500.000 έτη φωτός. Ο γαλαξίας βρίσκεται στον αστερισμό Φοίνικα, με συντεταγμένες J2000 RA 00h 41m 31.9s και Dec -49° 37´ 3.7″.
Οι παρατηρήσεις του Chandra έγιναν σε 22 ξεχωριστές λήψεις από τον Ιούλιο του 2022 έως τον Σεπτέμβριο του 2023. Ο συνολικός χρόνος παρατήρησης ήταν 176 ώρες, δηλαδή 7 ημέρες και 8 ώρες, με το όργανο ACIS. Τα Obs. ID ήταν 25375, 25711-25730 και 27667.
Η απόσταση εκτιμάται σε περίπου 11,7 δισεκατομμύρια έτη φωτός, με ερυθρή μετατόπιση z=3.25. Η μελέτη, με επικεφαλής τον Weichen Wang του University of Milan-Bicocca στην Ιταλία, δημοσιεύεται στο Astronomy & Astrophysics, με DOI 10.1051/0004-6361/202659351.
Στη μελέτη συμμετέχουν επίσης ερευνητές όπως οι Sebastiano Cantalupo και Andrea Travascio, επίσης από το University of Milan-Bicocca. Χρησιμοποιήθηκαν ακόμη δεδομένα από το Hubble Space Telescope, τα οποία στήριξαν τις μετρήσεις που αποκάλυψαν το κόκκινο χρώμα του γαλαξία και τον χαμηλό ρυθμό σχηματισμού άστρων.
Ένα σπάνιο παράθυρο στο πρώιμο Σύμπαν
Η εργασία ανήκει στις λίγες δημοσιευμένες μελέτες που εξετάζουν τη συμπεριφορά του αερίου γύρω από παθητικούς γαλαξίες στο πρώιμο Σύμπαν, σε αποστάσεις μεγαλύτερες από περίπου 11 δισεκατομμύρια έτη φωτός.
Οι αστρονόμοι θέλουν να κατανοήσουν πώς αλληλεπιδρούν οι γαλαξίες με τις μαύρες τρύπες τους, ειδικά σε αυτή την κρίσιμη περίοδο της κοσμικής ιστορίας. Το «red potato» προσφέρει ένα σπάνιο παράδειγμα όπου ένας γαλαξίας μπορεί να «πεινάει» αστρικά όχι επειδή λείπει η πρώτη ύλη, αλλά επειδή η ενέργεια από έναν γειτονικό ενεργό γαλαξία την κρατά αναστατωμένη και δύσχρηστη.
Το πρόγραμμα Chandra διαχειρίζεται το Marshall Space Flight Center της NASA, ενώ το Chandra X-ray Center του Smithsonian Astrophysical Observatory ελέγχει τις επιστημονικές επιχειρήσεις από το Cambridge της Μασαχουσέτης και τις πτητικές επιχειρήσεις από το Burlington της Μασαχουσέτης.
Τι πιστεύουμε
Η περίπτωση του «red potato» δείχνει πόσο σύνθετη είναι η εξέλιξη των γαλαξιών στο πρώιμο Σύμπαν. Δεν αρκεί να υπάρχει ψυχρό αέριο για να γεννηθούν νέα άστρα· η συμπεριφορά του αερίου, η ενέργεια από γειτονικές μαύρες τρύπες και το περιβάλλον του κοσμικού ιστού μπορούν να αλλάξουν δραστικά την πορεία ενός γαλαξία.
Συχνές ερωτήσεις
Τι είναι ο γαλαξίας «red potato»;
Είναι ο γαλαξίας MQN01 J004131.9-493704, που πήρε το παρατσούκλι «red potato» λόγω της εμφάνισής του σε εικόνες του James Webb Space Telescope.
Πόσο μακριά βρίσκεται;
Βρίσκεται περίπου 11,7 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, στον αστερισμό Φοίνικα, με ερυθρή μετατόπιση z=3.25.
Τι ανακάλυψε το Chandra;
Το Chandra εντόπισε ενδείξεις ότι ένας πίδακας από υπερμεγέθη μαύρη τρύπα σε γειτονικό γαλαξία μπορεί να χτυπά το νέφος αερίου γύρω από το «red potato».
Γιατί δεν σχηματίζει πολλά νέα άστρα;
Το ψυχρό αέριο γύρω του φαίνεται να είναι ασυνήθιστα τυρβώδες, πιθανώς λόγω του πίδακα της γειτονικής μαύρης τρύπας. Έτσι, δεν πέφτει εύκολα στον γαλαξία για να τροφοδοτήσει έντονη αστρογένεση.
Ποια τηλεσκόπια χρησιμοποιήθηκαν;
Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα από το Chandra X-ray Observatory, το James Webb Space Telescope, το Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, το Very Large Telescope και το Hubble Space Telescope.
