Gurile mari negre care locuiesc în centrul galaxiilor pot fi fiare flămânde. Dar ce forțează gazul și praful din ultimii ani-lumină în marea acestor găuri negre supermasive?
S-a teoretizat că fuziunile dintre galaxii perturbă gazul și praful dintr-o galaxie și forțează materia în imediata vecinătate a găurii negre. Adică, până la un studiu recent asupra a 140 de galaxii care găzduiesc nuclee galactici activi (AGN) - un alt nume pentru găurile negre active din centrul galaxiilor - a furnizat dovezi puternice că multe dintre galaxiile care conțin aceste AGN nu prezintă semne ale fuziunilor din trecut.
Studiul a fost realizat de o echipă internațională de astronomi. Mauricio Cisternas al Institutului Max Planck pentru Astronomie și echipa sa au folosit date din 140 de galaxii care au fost imaginate de observatorul cu raze X XMM-Newton. Galaxiile pe care le-au eșantionat au avut un redshift între z = 0,3 - 1, ceea ce înseamnă că se află între aproximativ 4 și 8 miliarde de ani lumină distanță (și astfel, lumina pe care o vedem de la ei are aproximativ 4-8 miliarde de ani).
Cu toate acestea, nu s-au uitat doar la imaginile galaxiilor în cauză; S-ar putea crește un prejudecăți către clasificarea galaxiilor care arată nucleele active mai distorsionate de la fuziuni. Mai degrabă, au creat un „grup de control” al galaxiilor, folosind imagini de galaxii inactive din același redshift ca galaxiile gazdă AGN. Au luat imaginile din Cosmic Evolution Survey (COSMOS), un sondaj al unei regiuni mari a cerului, în mai multe lungimi de undă ale luminii. Întrucât aceste galaxii erau din aceeași redshift ca și cele pe care doreau să le studieze, acestea arată aceeași etapă în evoluția galactică. În total, au avut 1264 de galaxii în proba lor de comparație.
Modul în care au conceput studiul a implicat un aspect al științei care nu este folosit în mod normal în domeniul astronomiei: studiul orb. Cisternas și echipa sa au avut 9 galaxii de comparație - care nu conțineau AGN - din același redshift pentru fiecare din cele 140 de galaxii ale acestora care arătau semnele de a avea un nucleu activ.
Ceea ce au făcut în continuare a fost eliminarea oricărui semn al nucleului activ luminos din imagine. Aceasta înseamnă că galaxiile din eșantionul lor de 140 de galaxii cu AGN ar fi în esență apărea chiar și pentru un ochi dresat ca o galaxie fără semnele indicatoare ale unei AGN. Apoi au trimis galaxiile de control și imaginile AGN modificate la zece astronomi diferiți și le-au cerut să le clasifice pe toate drept „distorsionate”, „moderat distorsionate” sau „nu distorsionate”.
Întrucât dimensiunea eșantionului lor era destul de ușor de gestionat și distorsiunea în multe dintre galaxii ar fi prea subtilă pentru ca un computer să o poată recunoaște, creierul uman care a căutat modelul a fost instrumentul lor de analiză a imaginii. Acest lucru poate părea familiar - ceva similar se realizează cu un succes enorm la oamenii care sunt clasificatori de galaxie amatori la Galaxy Zoo.
Când o galaxie se contopește cu o altă galaxie, fuziunea își denaturează forma în moduri care pot fi identificate - va deforma o galaxie eliptică în mod normal netedă, iar dacă galaxia este o spirală, brațele par să fie puțin „nefondate”. Dacă s-ar întâmpla că fuziunile galactice sunt cauza cea mai probabilă a AGN, atunci acele galaxii cu un nucleu activ ar fi mult mai probabile să manifeste denaturarea față de această fuziune trecută.
Echipa a trecut prin acest proces de orbire a studiului pentru a elimina orice prejudecată pe care cei care se uită la imagini ar avea pentru a clasifica AGN ca fiind mai distorsionată. Amândoi având o dimensiune de eșantion destul de mare de galaxii și eliminând orice părtinire la analizarea imaginilor, au sperat să arate definitiv dacă există corelația dintre AGN și fuziuni.
Rezultatul? Aceste galaxii cu un nucleu galactic activ nu au prezentat distorsiuni în ansamblu decât acele galaxii din eșantionul de comparație. După cum afirmă autorii în lucrare, „Fuziunile și interacțiunile care implică gazdele AGN nu sunt dominante și nu apar mai des decât în cazul galaxiilor inactive.”
Acest lucru înseamnă că astronomii nu pot îndrepta către fuziuni galactice drept principalul motiv al AGN. Studiul a arătat că cel puțin 75% din crearea AGN - cel puțin între ultimii 4-8 miliarde de ani - trebuie să provină din alte surse decât fuziunile galactice. Printre candidații probabili pentru aceste surse se numără: „hărțuirea galactică”, acele galaxii care nu se ciocnesc, dar se apropie suficient de mult pentru a se influența gravitațional; instabilitatea barei centrale într-o galaxie; sau coliziunea norilor moleculari uriași în interiorul galaxiei.
Știind că AGN nu este cauzată în mare parte de fuziunile galactice îi va ajuta pe astronomi să înțeleagă mai bine formarea și evoluția galaxiilor. Nucleii activi din galaxiile care îi găzduiesc influențează foarte mult formarea galactică. Acest proces se numește „feedback AGN”, iar mecanismele și efectele care rezultă din interacțiunea dintre fluxul de energie din AGN și materialul înconjurător din centrul unei galaxii este încă un subiect fierbinte de studiu în astronomie.
Fuziunile din ultimii mai îndepărtați de peste 8 miliarde de ani s-ar putea să se coreleze cu AGN - acest studiu nu exclude decât o anumită populație a acestor galaxii - și aceasta este o întrebare pe care echipa intenționează să o ia în continuare, în așteptarea sondajelor de la Telescopul Spațial Hubble și Telescopul spațial James Webb. Studiul lor va fi publicat în numărul din 10 ianuarie al Jurnalului Astrofizic, iar o versiune preimprimată este disponibilă pe Arxiv.
Sursa: Comunicat de presă HST, Institutul Max Planck pentru Astronomie, Arxiv
