Što se događa kada se galaksije sudare? Pa, ako ljudi budu tu za otprilike milijardu godina, mogli bi saznati. Tada bi se naša galaksija Mliječni put trebala sudariti s našim susjedom, galaksijom Andromeda. Taj će događaj biti epski, titanski, sudar. Supermasivne crne rupe u središtu obiju galaksija uživat će u novom materijalu i sjajno bljesnuti jer sudar donese više plina i prašine na dohvat njihove ogromne gravitacijske sile. Gdje se goleme divovske zvijezde sudaraju jedna s drugom, osvjetljavaju nebo i raspršuju smrtonosno zračenje posvuda. Pravo?
Možda ne. Zapravo, možda uopće ne bi bilo gozbe, a gotovo i nečega titanskog.
Ideja o sudaru dviju galaksija u epskom, katastrofalnom požaru više je znanstvena fantastika nego znanost. Toliko je prostora između zvijezda da je malo vjerojatno da bi se dvije zvijezde ikada dotakle, čak i kada se sretnu galaksije poput Mliječne staze i Andromede, sa svojim stotinama milijardi zvijezda svaka. Bilo bi puno gravitacijskih smicalica. Ali bez eksplozija.
Astronomi to znaju već neko vrijeme. Ali jedan dio načina gledanja na spajanje galaksija u pirotehničkom sudaru ostao je. To je ideja da bi crna rupa u središtu svake galaksije buknula s aktivnošću kako bi novi plin i prašina bili na dohvat ruke zbog sudara.
Ovo je Centaurus A – najbliža galaksija s aktivnom galaktičkom jezgrom (AGN) – udaljena samo 10-16 milijuna svjetlosnih godina. Kada se crna rupa rasplamsa novom aktivnošću, to se zove AGN. Zasluga slike:
Novo istraživačko pismo kaže da se čak ni to možda neće dogoditi. Zapravo, kaže istraživanje, moglo bi se dogoditi suprotno: crne rupe bi zapravo mogle gladovati.
Pismo istraživanja naslovljeno je “ Uništenje središnjeg rezervoara plina crne rupe kroz direktne sudare galaksija .” Glavni autor je Yohei Miki, znanstveni suradnik na Sveučilištu Toky. Studija je objavljena u časopisu Nature Astronomy.
Studija se uglavnom temelji na simulacijama. Usredotočuje se na ideju galaktičkog rezervoara plina i galaktičkih jezgri.
Galaktička jezgra središnje je područje galaksije u kojoj se nalazi crna rupa. Crne rupe obavljaju svoj posao u jezgrama, nakupljajući plin i prašinu. Taj se plin zagrijava dok se rotira oko crne rupe, a kada dođe do dovoljnog nakupljanja plina, zagrijani materijal postaje jako svjetleći. Kada se to dogodi, to se zove an aktivna galaktička jezgra (AGN).
Novo istraživanje pokazuje da se nešto neočekivano događa crnim rupama kada se dvije galaksije sudare. Ali samo u određenim vrstama sudara.
Postoje različiti načini na koje se galaksije mogu sudariti. Mala galaksija može proći kroz mali dio mnogo veće galaksije, a zvijezde iz obje galaksije mogu na kraju zamijeniti mjesta. Neki iz manje galaksije mogu na kraju ostati u većoj galaksiji, ili se neki iz veće galaksije mogu pridružiti manjoj. Neke zvijezde mogu biti izbačene i poslane u međugalaktički prostor kao skitnice.
Zatim su tu čelni sudari. U tom scenariju, manju galaksiju razdiru snažne gravitacijske sile veće galaksije. Tijekom ovih frontalnih sudara, prema timu istraživača, može se dogoditi nešto vrlo neobično u galaktičkim jezgrama.
'U srcu većine galaksija leži masivna crna rupa, ili MBH', rekao je glavni autor Yohei Miki u priopćenje za javnost . “Sve dok su astronomi istraživali galaktičke sudare, pretpostavljalo se da će sudar uvijek osigurati gorivo za MBH u obliku materije unutar jezgre. I da će to gorivo hraniti MBH, značajno povećavajući njegovu aktivnost, što bismo između ostalog vidjeli kao ultraljubičasto i rendgensko svjetlo. Međutim, sada imamo dobar razlog vjerovati da ovaj slijed događaja nije neizbježan i da bi zapravo ponekad moglo biti točno.”
Dakle, umjesto da daju obrok za crne rupe, sudari galaksija bi mogli izgladnjivati crne rupe.
Središnje područje spiralne galaksije M77. NASA/ESA svemirski teleskop Hubble snimio je distribuciju zvijezda. ALMA je otkrila raspodjelu plina u samom središtu galaksije. ALMA je snimila strukturu nalik potkovi s radijusom od 700 svjetlosnih godina i središnjom kompaktnom komponentom s polumjerom od 20 svjetlosnih godina. Potonji je plinoviti torus oko AGN-a. Zasluge slike: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Imanishi i dr., NASA/ESA svemirski teleskop Hubble i A. van der Hoeven
Istraživački tim je do tog zaključka došao nakon što je pokrenuo simulacije galaktičkih sudara na superračunalima na par sveučilišta u Japanu. Njihove simulacije pokazale su da u nekim slučajevima manja galaksija može otrgnuti rezervoar plina u obliku torusa veće galaksije. Dakle, umjesto da veća crna rupa skuplja materijal iz veće galaksije i bukti kao AGN, veća crna rupa doživjela bi smanjenje svoje aktivnosti.
'Izračunali smo dinamičku evoluciju plinovite tvari koja okružuje MBH u obliku torusa ili krafne', rekao je Miki. “Ako bi dolazeća galaksija ubrzala ovaj torus iznad određenog praga koji je određen svojstvima MBH, tada bi materija bila izbačena i MBH bi izgladnjela. Ovi događaji mogu trajati oko milijun godina, iako još uvijek nismo sigurni koliko dugo može trajati suzbijanje aktivnosti MBH.”
Vizualizacije dinamičkog modela koji simulira dva različita scenarija. Gornji red prikazuje koliziju koja smanjuje osnovnu aktivnost, donji red prikazuje koliziju koja je povećava. © 2021 Miki i sur.
Istraživači ističu da je scenarij izgladnjivanja crne rupe primjenjiv samo na neke scenarije, odnosno na središnje sudare. “Važna točka koju treba naglasiti je da to otvaraju samo središnji sudari galaksija
novi kanal za suzbijanje centralnog punjenja MBH goriva”, pišu. “Smatra se da sudari/susreti koji su udaljeni od centra povremeno povećavaju aktivnost AGN-a pokrećući protok plina u središnji MBH putem prijenosa kutnog momenta.”
Sudari galaksija privlače sve više pažnje astronoma. Naša vlastita Mliječna staza apsorbirala je više manjih galaksija, prema istraživanjima, i mogla bi biti u početnim fazama apsorbiranja Velikih i Malih Magellanovih oblaka, počevši od njihovih oreola plina .
Galaksija Andromeda također pokazuje dokaze sudara s drugim galaksijama. Ima tok zvjezdanih krhotina plime i oseke koji se naziva divovski južni tok (GSS) u svojoj zvjezdanoj aureoli. Astronomi kažu da je tok krhotina rezultat spajanja u prošlosti.
Potoci zvijezda na rubovima galaksije Andromeda dokaz su sudara između Andromede i patuljaste galaksije koji se vjerojatno dogodio prije oko 700 milijuna godina. Zasluge: Alan McConnachie
Ima još puno toga što se može naučiti o sudarima galaksija i crnim rupama. U ovoj studiji, autori su ostavili mnoge varijable neistražene. “Nesigurnosti i ovisnosti o različitim parametrima sudara (kao što su smjer padanja, brzina i pericentrična udaljenost) ne razmatraju se u ovom radu”, pišu oni. Također ističu da ne znaju koliko dugo se aktivnost crne rupe može potisnuti.
Umjetnikov dojam plina koji se povlači iz galaktičke jezgre. © 2021 Miki i sur.
To su, prema autorima, pitanja za budućnost. “Buduće studije koje koriste detaljne simulacije s većom računskom kutijom za duže vrijeme, uključujući dotok plina prema torusu iz galaktičkog diska, vlastitu gravitaciju torusnog plina i procese radijacijskog hlađenja, smanjit će takve
neizvjesnosti.”
Više:
- Priopćenje za javnost: Kada se galaksije sudare: modeli sugeriraju da galaktički sudari mogu izgladnjivati masivne crne rupe
- Istraživačko pismo: Uništenje središnjeg rezervoara plina crne rupe kroz direktne sudare galaksija
- Svemir danas: Zvjezdani tok zvijezda, ukraden iz druge galaksije
