Pyły wirujące wokół czarnych dziur odsłaniają tajemnice kosmosu
Wszechświat to ogromna, otwarta przestrzeń. Grawitacja sprawia, że przestrzeń ta nie jest pusta, lecz wypełniona galaktykami zbudowanymi z miliardów gwiazd, gazu i pyłu. Czerń kosmosu kryje jednak coś jeszcze – obiekt zdolny do pochłonięcia całej znajdującej się w jego pobliżu materii. Obiektem tym jest supermasywna czarna dziura. „Powszechnie wiadomo, że w centrum każdej dużej galaktyki znajduje się supermasywna czarna dziura. Jednak wiemy bardzo niewiele o tym, gdzie i kiedy obiekty te powstają i jak osiągają tak ogromne masy”, mówi Daniel Asmus, astrofizyk i stypendysta działania „Maria Skłodowska-Curie”. Wsparcie ze strony finansowanego ze środków UE projektu DUSTDEVILS pozwoliło Asmusowi na rozpoczęcie badań nad tajemnicami galaktycznych czarnych dziur. „Wyrzucanie materiału z wewnętrznych obszarów czarnych dziur na zewnątrz może mieć istotny wpływ na ewolucję galaktyk”, dodaje. „Lepsze zrozumienie czarnych dziur pozwoli nam poszerzyć naszą wiedzę o całym wszechświecie”.
Wiry pyłowe w kosmosie
W swoim badaniu Asmus skupił się na fazie wzrostu i sprzężenia zwrotnego galaktycznych czarnych dziur. W fazie tej uwalniane są duże ilości promieniowania obejmującego całe spektrum fal elektromagnetycznych, w wyniku czego jądro galaktyki świeci znacznie jaśniej niż jej pozostała część. Jasność takich aktywnych jąder galaktyk (AGN) jest tak duża, że są one widoczne z ogromnych kosmicznych odległości. „W tym czasie duża część opadającej materii unosi się z wirującego dysku akrecyjnego czarnej dziury – zjawisko to przypomina nieco wiry pyłowe na pustyni”, wyjaśnia Asmus. „Postanowiliśmy zbadać takie wiry, ponieważ mogą one kryć istotne informacje na temat struktury AGN-ów”. Na podstawie obserwacji wybranych pobliskich galaktyk Amus doszedł do wniosku, że pył polarny może być powszechnym zjawiskiem w przypadku AGN-ów. „Udało nam się także wstępnie wykazać obecność fizycznego powiązania między rozmiarem polarnej struktury i tempem akrecji czarnej dziury zależnym od jej masy”, dodaje Asmus. „Oznacza to, że pył polarny faktycznie jest częścią rozpędzanego promieniowaniem wiatru, który ma swój początek w zewnętrznej części pyłowego dysku akrecyjnego i rozciąga się na odległości o galaktycznej skali”. Odkrycia te skłoniły Asmusa do przeprowadzenia opartych na technice eksploracji danych poszukiwań AGN-ów w lokalnym Wszechświecie. Obecność promieniowania podczerwonego emitowanego przez pył polarny pozwoliła mu zidentyfikować nowe czarne dziury rozwijające się w słabo widocznych obszarach. Według Asmusa rezultatem tego badania było zwiększenie liczby znanych AGN-ów o prawie 40 %.
Dalsze badania
Poprzez znaczące poszerzenie naszej wiedzy na temat rozwoju czarnych dziur projekt DUSTDEVILS przygotował grunt pod badania z użyciem Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, który ma wkrótce zostać uruchomiony. „Pyłowe wiatry polarne stały się nowym paradygmatem, a naukowcy posługujący się Kosmicznym Teleskopem Jamesa Webba będą mogli prowadzić znacznie bardziej szczegółowe analizy w oparciu o nasze ustalenia”, twierdzi Asmus. Asmus planuje dalsze badania nad słabo poznanymi AGN-ami odkrytymi w ramach projektu. „Prace te utorowały drogę do przyszłych badań rentgenowskich całego nieba, które pozwolą uzupełnić naszą wiedzę o rozwoju czarnych dziur w lokalnym Wszechświecie”, podsumowuje badacz.
Słowa kluczowe
DUSTDEVILS, czarne dziury, wszechświat, kosmos, galaktyki, AGN, aktywne jądra galaktyk, pył polarny
