Οι Μαύρες Τρύπες θα μπορούσαν να εμποδίσουν την ανάπτυξη των νάνων γαλαξιών

Οι μαύρες τρύπες στο κέντρο των μικρών νάνων γαλαξιών θα μπορούσαν να επιβραδύνουν ή ακόμα και να σταματήσουν το σχηματισμό των αστεριών μέσω των ισχυρών ανέμων που παράγουν, ανακάλυψαν ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Riverside. Αυτή η καταστολή του σχηματισμού άστρων θα μπορούσε να έχει σημαντική επίδραση στην εξέλιξη τέτοιων γαλαξιών.

Το αποτέλεσμα φαίνεται να επιβεβαιώνει τη μακροχρόνια υποψία ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στο κέντρο των γαλαξιών μπορούν να επηρεάσουν την εξέλιξη αυτού του γαλαξία - συμπεριλαμβανομένου του τρόπου με τον οποίο μεγαλώνουν και του τρόπου με τον οποίο γερνούν. Όμως, η έρευνα επιφυλάσσει επίσης μια έκπληξη. Οι άνεμοι που μέτρησαν οι αστρονόμοι προερχόμενοι από τη μαύρη τρύπα ήταν πιο ισχυροί από ό,τι υπολόγιζε η ομάδα. Αυτό σημαίνει ότι τα μοντέλα σχηματισμού άστρων σε νάνους γαλαξίες μπορεί να απαιτούν επανεξέταση.

Αυτό σημαίνει ότι οι μαύρες τρύπες δεν επηρεάζουν απλώς την ανάπτυξη μεγαλύτερων γαλαξιών, αλλά παίζουν επίσης ρόλο στην εξέλιξη μικρότερων νάνων γαλαξιών — γαλαξίες που περιέχουν οπουδήποτε από μερικές χιλιάδες έως μερικά δισεκατομμύρια αστέρια.

Ο Canalizo συνεχίζει:«Τα ευρήματά μας δείχνουν τώρα ότι η επίδρασή τους μπορεί να είναι εξίσου δραματική, αν όχι πιο δραματική, στους νάνους γαλαξίες στο σύμπαν».

Η μελέτη — τα αποτελέσματα της οποίας συζητούνται στο Astrophysical Journal — χρησιμοποίησε δεδομένα που συλλέχθηκαν στο Sloan Digital Sky Survey (SDSS), ένα έργο που χαρτογραφεί το 35% του ουρανού πάνω από τη Γη. Με αυτόν τον τρόπο, η έρευνα κατάφερε να εντοπίσει 50 νάνους γαλαξίες — 29 από τους οποίους έδειξαν ξεκάθαρα χαρακτηριστικά της κατοχής μαύρων τρυπών στα κέντρα τους. Άλλα έξι από αυτά έδειξαν ενδείξεις εκροών ιονισμένου αερίου υψηλής ταχύτητας — των εν λόγω ισχυρών ανέμων.

Το επόμενο βήμα για τους ερευνητές ήταν να χρησιμοποιήσουν τα τηλεσκόπια Keck — με έδρα τη Χαβάη — για να ανιχνεύσουν και να μετρήσουν τις ιδιότητες αυτών των ανέμων, σηματοδοτώντας την πρώτη φορά που αυτό επιτυγχάνεται.

Συζητώντας τι βρήκε η ομάδα της, η Canalizo προσθέτει:«Βρήκαμε κάποια στοιχεία ότι αυτοί οι άνεμοι μπορεί να αλλάζουν τον ρυθμό με τον οποίο οι γαλαξίες μπορούν να σχηματίσουν αστέρια».

Η μελέτη των νάνων γαλαξιών θα μπορούσε να είναι το κλειδί για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι γαλαξίες γενικά εξελίσσονται

Η μελέτη αυτών των μικρότερων γαλαξιών θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να απαντήσουν στη μακροχρόνια γαλαξιακή εξέλιξη γενικά.

«Οι νάνοι γαλαξίες είναι μικροί γιατί αφού σχηματίστηκαν, κατά κάποιο τρόπο απέφυγαν τη συγχώνευση με άλλους γαλαξίες», προσθέτει. «Έτσι, χρησιμεύουν ως απολιθώματα αποκαλύπτοντας πώς ήταν το περιβάλλον του πρώιμου σύμπαντος.

Εξηγώντας τι προκαλεί αυτούς τους ισχυρούς ανέμους, ο Manzano-King επισημαίνει ότι το υλικό τροφοδοτείται στη μαύρη τρύπα. Αυτό το υλικό - συνήθως αέριο και σκόνη - σχηματίζει έναν δίσκο συσσώρευσης γύρω από τη μαύρη τρύπα. Σε αυτόν τον δίσκο - ο οποίος τροφοδοτεί σταδιακά τη μαύρη τρύπα - οι συνθήκες είναι τόσο βίαιες που η τριβή και οι τεράστιες παλιρροιακές δυνάμεις θερμαίνουν το υλικό. Αυτό απελευθερώνει ενέργεια ακτινοβολίας που εκτοξεύει αέριο από το κέντρο του γαλαξία και προς το διαγαλαξιακό διάστημα.

Αυτό επηρεάζει αρνητικά την ποσότητα αερίου που είναι διαθέσιμο για σχηματισμό αστεριών.

Ο Manzano-King συνεχίζει:«Αυτό που είναι ενδιαφέρον είναι ότι αυτοί οι άνεμοι ωθούνται προς τα έξω από ενεργές μαύρες τρύπες στους έξι νάνους γαλαξίες και όχι από αστρικές διεργασίες όπως οι σουπερνόβα.

«Τυπικά, οι άνεμοι που οδηγούνται από αστρικές διεργασίες είναι συνηθισμένοι σε νάνους γαλαξίες και αποτελούν την κυρίαρχη διαδικασία για τη ρύθμιση της ποσότητας αερίου που είναι διαθέσιμο στους νάνους γαλαξίες για το σχηματισμό άστρων.»

Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι οι άνεμοι που προέρχονται από μαύρες τρύπες μπορούν να συμπιέσουν το αέριο και έτσι να βοηθήσουν τη βαρυτική κατάρρευση των νεφών αερίου, ξεκινώντας τον σχηματισμό άστρων. Ωστόσο, εάν ο άνεμος είναι πολύ δυνατός και έτσι διώχνει αέριο από το κέντρο του γαλαξία, αντί να βοηθήσει τη διαδικασία σχηματισμού άστρων, το αέριο καθίσταται μη διαθέσιμο και εμποδίζει τη διαδικασία.

Αυτό ακριβώς φαίνεται να συμβαίνει στους έξι γαλαξίες που ανέδειξε η έρευνα της ομάδας. Σε αυτές τις περιπτώσεις, ο άνεμος είχε σαφή επιζήμια επίδραση στους ρυθμούς σχηματισμού αστεριών.

Επανεξέταση της σχέσης μεταξύ των μαύρων οπών και των ρυθμών σχηματισμού άστρων

Αυτή η έρευνα μπορεί να οδηγήσει σε μια επανεξέταση των μοντέλων σχηματισμού άστρων και της εξέλιξης των γαλαξιών. Τα τρέχοντα μοντέλα δεν λαμβάνουν υπόψη την επίδραση των μαύρων οπών στους νάνους γαλαξίες.

«Τα ευρήματά μας δείχνουν ότι τα μοντέλα σχηματισμού γαλαξιών πρέπει να περιλαμβάνουν μαύρες τρύπες ως σημαντικούς, αν όχι κυρίαρχους, ρυθμιστές του σχηματισμού άστρων σε νάνους γαλαξίες», επισημαίνει η Laura V. Sales, επίκουρη καθηγήτρια φυσικής και αστρονομίας στο UC Riverside.

Όσον αφορά το μέλλον αυτής της έρευνας, η ομάδα σχεδιάζει στη συνέχεια να διερευνήσει χαρακτηριστικά των εκροών αερίου όπως η μάζα και η ορμή.

«Αυτό θα ενημερώσει καλύτερα τους θεωρητικούς που βασίζονται σε τέτοια δεδομένα για την κατασκευή μοντέλων», καταλήγει ο Manzano-King. «Αυτά τα μοντέλα, με τη σειρά τους, διδάσκουν στους αστρονόμους παρατήρησης πώς οι άνεμοι επηρεάζουν τους νάνους γαλαξίες.

"Σκοπεύουμε επίσης να κάνουμε μια συστηματική αναζήτηση σε ένα μεγαλύτερο δείγμα της Sloan Digital Sky Survey για να εντοπίσουμε νάνους γαλαξίες με εκροές που προέρχονται από ενεργές μαύρες τρύπες."

Πρωτότυπη έρευνα:«Οι εκροές AGN-Driven στους Νάνους Γαλαξίες» Christina M. Manzano-King, Gabriela Canalizo και Laura V. Sales.