Μαύρες τρύπες ύποπτες για γαλαξιακό τραμπουκισμό. Bullying black holes force galaxies to stay red and dead

Multi-wavelength view of the elliptical galaxy NGC 5044. A team of astronomers has observed NGC 5044 and other nearby giant elliptical galaxies using ESA's Herschel Space Observatory, to try to figure out why galaxies of this type do not form stars. Spectroscopic observations obtained with Herschel showed that, contrary to previous belief, NGC 5044 contains plenty of cold gas – the raw material to form stars. The same holds true for most of the giant elliptical galaxies that the team observed. A multi-wavelength study suggests that, while hot gas cools down in these galaxies, stars do not form because of feedback from the central supermassive black hole, which stirs up the gas preventing it from turning into stars. Credit: Digitised Sky Survey/NASA Chandra/Southern Observatory for Astrophysical Research/Very Large Array (Robert Dunn et al. 2010)

Οι γιγάντιοι ελλειπτικοί γαλαξίες είναι η πιο μυστηριώδης κατηγορία γαλαξιών, καθώς περιέχουν μεν αρκετό αέριο, το οποίο όμως δεν συμπυκνώνεται για να σχηματίσει άστρα. Αιτία δεν αποκλείεται να είναι μαύρες τρύπες που διαταράσσουν και θερμαίνουν το αέριο και καταδικάζουν έτσι τους γαλαξίες τους στο σκοτάδι.

Οι ελλειπτικοί

Ο γιγάντιος ελλειπτικός γαλαξίας ESO 325-G004. Τα άστρα του είναι λιγοστά. The giant elliptical galaxy ESO 325-G004. Credit: NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Οι γιγάντιοι ελλειπτικοί γαλαξίες περιέχουν ελάχιστα, μακρόβια ερυθρά άστρα, κατά τα άλλα όμως είναι απέραντες έρημοι από αέριο -οι αστρονόμοι συχνά τους αποκαλούν «κόκκινους και νεκρούς», όνομα εμπνευσμένο από την αντικομουνιστική φράση του ψυχρού πολέμου «καλύτερα νεκρός παρά κόκκινος».

Μέχρι σήμερα, οι ερευνητές πίστευαν ότι οι γιγάντιοι ελλειπτικοί γαλαξίες δεν παράγουν νέα άστρα επειδή το αέριο που περιέχουν είναι υπερβολικά θερμό για να συμπυκνωθεί.

Η νέα μελέτη, η οποία δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society», ανατρέπει αυτή την εξήγηση για την απουσία αστρογένεσης, καθώς δείχνει ότι ορισμένοι τουλάχιστον κόκκινοι και νεκροί γίγαντες περιέχουν στην πραγματικότητα ψυχρό αέριο.

Το αέριο

This image shows a composite view of the giant elliptical galaxy NGC 1399. The stellar component, as observed at optical wavelengths, is shown in white at the center of the image. The galaxy is embedded in a hot atmosphere of ionized hydrogen gas, which is shown in blue. With temperatures up to tens of millions of K, the hot gas shines brightly in X-rays and was observed using NASA's Chandra X-ray Observatory. Credit: Digitised Sky Survey/NASA Chandra/Very Large Array (Robert Dunn et al. 2010)

Συγκεκριμένα, ψυχρό αέριο ανιχνεύθηκε σε τέσσερις από του έξι γιγάντιους ελλειπτικούς γαλαξίες που εξετάστηκαν με το (παροπλισμένο πλέον) διαστημικό τηλεσκόπιο Herschel, το οποίο μπόρεσε να διακρίνει την αμυδρή υπέρυθρη ακτινοβολία των παγωμένων σύννεφων.

Η νέα εξήγηση που προτείνουν οι ερευνητές είναι ότι η απουσία αστρογένεσης οφείλεται σε μαύρες τρύπες στα κέντρα των γαλαξιών, οι οποίες διαταράσσουν και αναθερμαίνουν το διαθέσιμο αέριο. Σε δύο από τους γαλαξίες που εξετάστηκαν, αυτούς στους οποίους δεν βρέθηκε ψυχρό αέριο, οι ερευνητές ανίχνευσαν έμμεσα κεντρικές μαύρες τρύπες που καταπίνουν μεγάλες ποσότητες υλικού.

Πριν χαθεί για πάντα μέσα στη μαύρη τρύπα, το υλικό αυτό περιδινείται βίαια γύρω της, οπότε θερμαίνεται σε ακραίες θερμοκρασίες και εκπέμπει ισχυρή ακτινοβολία. Οι ακτινοβολία αυτή έχει τη μορφή δύο πιδάκων που πηγάζουν από τους πόλους της μαύρης τρύπας, και μπορεί να είναι τόσο έντονη ώστε να επισκιάζει ολόκληρους γαλαξίες.

Τα μοντέλα

NGC 1399, an elliptical galaxy about 65 million light years from Earth. Credit: NASA, Chandra

Πράγματι, σε ορισμένα θεωρητικά μοντέλα το επίπεδο δραστηριότητας της κεντρικής μαύρης τρύπας μπορεί να επηρεάσει το ρυθμό αστρογένεσης του γαλαξία: οι πίδακες ακτινοβολίας είτε θερμαίνουν το αέριο σε απαγορευτικά για την αστρογένεση επίπεδα, είτε το εκτοξεύουν πέρα από τη σφαίρα επιρροής του γαλαξία.

«Το τηλεσκόπιο Herschel ανίχνευσε κάτι που δεν είχαμε δει ποτέ στο παρελθόν» σχολίασε ο Γκόραν Πίλμπρατ της αποστολής Herschel στην ευρωπαϊκή διαστημική υπηρεσία ESA. «Το Herschel ανακάλυψε σημαντικές ποσότητες ψυχρού αερίου σε κοντινούς κόκκινους και νεκρούς γαλαξίες». «Παρά την ύπαρξη ψυχρού αερίου, οι γαλαξίες αυτοί δεν σχηματίζουν άστρα, και ο ένοχος φαίνεται πως είναι η κεντρική μαύρη τρύπα».