Wyjątkowe odkrycie w kosmosie. Dostrzegli ogromną czarną dziurę

Astronomowie zaobserwowali dwa rekordowo długie strumienie plazmy wyrzucone z supermasywnej czarnej dziury w pustkę kosmosu. Łącznie mają długość 23 milionów lat świetlnych i tworzą strukturę nazwaną Porfyrion, od jednego z gigantów z mitologii greckiej. Zaobserwowane dżety są większe, niż teoretycznie uważano za możliwe i mogą zmienić poglądy na temat ewolucji galaktyk.

Astronomowie zaobserwowali dżety wyrzucone z czarnej dziury, które mają łączną długość 23 milionów lat świetlnych. To największe jak dotąd dostrzeżone strumienie plazmowej materii emitowanej z okolic czarnej dziury.

Opis i wyniki obserwacji ukazały się na łamach "Nature" (DOI: 10.1038/s41586-024-07879-y).

W centrum większości galaktyk znajdują się supermasywne czarne dziury. Chociaż obiekty te są najbardziej znane z tego, że pochłaniają materię w swoim bezpośrednim sąsiedztwie, to wiemy też, że z ich otoczenia wyrzucane są potężne dżety materii, które rozciągają się na ogromne odległości, często poza galaktyki, w których się znajdują.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Kiedy supermasywne czarne dziury stają się aktywne, czyli kiedy ich ogromne siły grawitacyjne zasysają i podgrzewają otaczającą je materię, tworzą wirujący wokół czarnej dziury dysk akrecyjny. Część materiału z wewnętrznej krawędzi dysku zostaje przekierowana i przyspieszona wzdłuż linii pola magnetycznego do biegunów, gdzie jest wyrzucana w przestrzeń jako potężne strumienie plazmy, poruszające się z prędkością stanowiącą znaczny procent prędkości światła.

Niedawno zaobserwowane dżety są największe, jakie kiedykolwiek dostrzeżono. Rozciągają się na 23 miliony lat świetlnych i są tak długie, jak 140 galaktyk Drogi Mlecznej ustawionych jedna za drugą. - Ta para nie ma rozmiaru Układu Słonecznego ani Drogi Mlecznej. Mówimy tu o 140 średnicach Drogi Mlecznej łącznie - mówi Martijn Oei z California Institute of Technology (Caltech), główny autor publikacji. - Droga Mleczna byłaby małą kropką w tych dwóch gigantycznych erupcjach – dodaje.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Supermasywna czarna dziura, z której okolic wystrzeliły dżety, wyrzeźbiła ogromną strukturę, nazwaną przez astronomów Porfyrion. Pochodzi ona z czasów, gdy Wszechświat miał 6,3 miliarda lat, czyli mniej niż połowę obecnego wieku.

Przed odkryciem Porfyriona, największą strukturą uformowaną przez dżety był Alkyoneus, również nazwany na cześć olbrzyma z mitologii greckiej. Alkyoneus został odkryty w 2022 roku przez ten sam zespół badaczy, który znalazł Porfyriona. Rozciąga się na obszarze odpowiadającym około 100 średnicom Dróg Mlecznych.

Odkrycie Porfyriona sugeruje, że megastruktury wyrzeźbione przez dżety mogły mieć większy wpływ na powstawanie galaktyk w młodym Wszechświecie, niż wcześniej sądzono.

Porfyrion istniał już na wczesnym etapie ewolucji Wszechświata, gdy delikatne włókna łączące i zasilające galaktyki znajdowały się bliżej siebie niż obecnie. Oznacza to, że dżety, takie jak Porfyrion, dotarły do ​​większej części sieci kosmicznej w porównaniu do strumieni materii emitowanych w lokalnym Wszechświecie.

- Astronomowie uważają, że galaktyki i położone w ich centrum czarne dziury współewoluują, a jednym z kluczowych aspektów tego jest to, że dżety mogą przenosić ogromne ilości energii, które wpływają na wzrost galaktyk macierzystych i innych galaktyk w ich pobliżu - mówi George Djorgovski z Caltech, współautor publikacji. - To odkrycie pokazuje, że ich efekty mogą sięgać znacznie dalej, niż myśleliśmy – dodaje.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Megastruktura Porfyriona jest największą, jaką do tej pory odkryto, ale niedawny przegląd nieba ujawnił, że podobnych, mniejszych struktur powstałych przez emisję dżetów jest znacznie więcej, ponad 10 tys. Ta ogromna populacja została odkryta za pomocą europejskiej sieci radioteleskopów LOFAR (LOw Frequency ARray).

Chociaż setki dużych struktur tego typu było znanych przed obserwacjami LOFAR, uważano je za rzadkie. - Olbrzymie dżety były znane przed rozpoczęciem kampanii obserwacyjnej, ale nie mieliśmy pojęcia, że ​​będzie ich tak wiele - mówi Martin Hardcastle z University of Hertfordshire w Anglii, współautor badania.

Źródło dżetów zlokalizowano w ogromnej galaktyce około 10 razy masywniejszej od Drogi Mlecznej, znajdującej się 7,5 miliarda lat świetlnych od Ziemi. - Do tej pory te gigantyczne struktury uformowane przez dżety wydawały się być zjawiskiem niedawnego Wszechświata. Jeśli odległe dżety, takie jak te, mogą osiągnąć skalę kosmicznej sieci, to każde miejsce we Wszechświecie mogło zostać dotknięte aktywnością czarnej dziury w pewnym momencie istnienia - mówi Oei.

- Być może patrzymy na czubek góry lodowej. Nasze badanie z wykorzystaniem LOFAR objęło tylko 15 proc. nieba, a większość tych gigantycznych dżetów jest trudna do zauważenia, więc uważamy, że jest tam o wiele więcej tych gigantów - sugeruje Oei.

Nie jest jasne, w jaki sposób dżety mogą rozciągać się na tak duże odległości bez destabilizacji. - Nie ma nic szczególnego w środowiskach czarnych dziur, co powodowałoby, że dżety osiągają tak duże rozmiary - mówi Hardcastle. - Moja interpretacja jest taka, że ​​trzeba niezwykle długotrwałego i stabilnego zdarzenia akrecyjnego wokół centralnej, supermasywnej czarnej dziury, aby umożliwić jej aktywność przez tak długi czas - około miliarda lat - i zapewnić, że strumienie będą zorientowane w tym samym kierunku przez cały ten czas. Musi to być stosunkowo powszechne zjawisko - dodaje.

Źródło: California Institute of Technology, New Scientist, fot. E. Wernquist / D. Nelson (IllustrisTNG Collaboration) / M. Oei

Twórz treści i zarabiaj na ich publikacji. Dołącz do WP Kreatora