Student studiów licencjackich na Uniwersytecie Massachusetts w Amherst (UMA) przeprowadził badania nad wzrostem gwiazd i
Jak rosną galaktyki?
Astronomowie wiedzą, że ewolucja galaktykJest to spowodowane dwoma procesami: wzrostem supermasywnych czarnych dziur w centrum każdej z nich oraz powstawaniem nowych gwiazd. Jednak sposób, w jaki te procesy są powiązane, pozostaje tajemnicą i jest jednym z pytań, które będzie badał nowo wystrzelony Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Prace Meredith Stone, która w maju 2022 r. ukończy program astronomiczny na UMass Amherst, pomogą naukowcom lepiej zrozumieć, w jaki sposób są ze sobą powiązane.
„Wiemy, że galaktyki rosną,zderzają się i zmieniają przez całe życie” – mówi Stone, która ukończyła badania pod kierunkiem Alexandry Pope, profesor astronomii na UMA i autorka nowego artykułu opublikowanego niedawno w czasopiśmie Astrophysical Journal. „Wiemy, że wzrost czarnych dziur i powstawanie gwiazd odgrywają decydującą rolę. Powszechnie wiadomo, że te dwa czynniki są ze sobą powiązane i wpływają na siebie. Ale do tej pory trudno było dokładnie zrozumieć, w jaki sposób.”
Jaki jest problem?
Jeden z powodów, dla których trudno się uczyćInterakcja między czarnymi dziurami i gwiazdami polega na tym, że astronomom trudno jest naprawdę obserwować te interakcje. Problem w tym, że wszystkie ważne procesy ukryte są za ogromnymi obłokami kosmicznego pyłu. Zatem w galaktykach aktywnie tworzących gwiazdy może zostać przez nią pochłonięte ponad 90% światła widzialnego.
Galaktyka NGC 1614. Zdjęcie: NASA
Istnieje jednak obejście:Gdy kurz pochłania światło widzialne, nagrzewa się. I choć gołe ludzkie oko nie widzi ciepła, teleskopy na podczerwień tak. W ramach nowych badań naukowcy wykorzystali Kosmiczny Teleskop Spitzera zebrany podczas kampanii przeglądu całego nieba LIRG (GOALS) Wielkich Obserwatoriów. Celem jest zbadanie długości fal średniej podczerwieni niektórych z najjaśniejszych galaktyk, które znajdują się stosunkowo blisko Ziemi. W szczególności astronomowie poszukiwali specjalnych znaków ostrzegawczych, które są odciskami palców czarnych dziur i gwiazd w trakcie formowania się.
Jest rozwiązanie
Problem w tym, że te ślady są bardzo słabe,i są prawie nie do odróżnienia od ogólnego szumu widma podczerwieni. W ramach nowego badania Meredith Stone skalibrowała pomiary tych wskaźników, aby były bardziej precyzyjne.
Kiedyś astronomowie otrzymali wyraźniejsze daneobserwacje zaobserwowali, że wzrost czarnych dziur i powstawanie gwiazd w rzeczywistości zachodzą jednocześnie w tych samych galaktykach i wydaje się, że wpływają na siebie nawzajem.
Naukowcy obliczyli nawet stosunek tegoopisuje związek tych dwóch zjawisk. Tym samym astronomowie odkryli jasne linie emisyjne [Ne ii] i [Ne iii], które są „odpowiedzialne” za powstawanie gwiazd, oraz słabsze linie emisyjne [Ne v] i [O iv] z galaktyk z aktywnymi jądrami (AGN) w całym spektrum. Okazało się, że jasność Ne ii jest w miarę stała we wszystkich komórkach frakcji AGN, natomiast jasność [O]iv i [Nev] wzrasta o ponad rząd wielkości.
Naukowcy odkryli również, że zastosowaniejasność [O iv] bez korekcji na powstawanie gwiazd może prowadzić do przeszacowania tempa akrecji czarnej dziury (BHAR, tempo akrecji czarnej dziury) do 30 razy w jasnych galaktykach w podczerwieni (LIRG, luminous infrared galaxys) z przewagą rozbłysków gwiezdnych . Stosunek szybkości BHAR do powstawania gwiazd wzrasta o więcej niż trzy rzędy wielkości w zależności od proporcji AGN w zakresie średniej podczerwieni w galaktykach LIRG.
Dlaczego to ważne?
To nie tylko ekscytująca naukaosiągnięcie. Wyniki nowych badań pomogą wykorzystać JWST, z jego bezprecedensowym dostępem do światła średniej podczerwieni, do dokładniejszego badania formowania się galaktyk. W końcu, chociaż naukowcy obliczyli, w jaki sposób czarne dziury i gwiazdy są połączone w jednej galaktyce, dlaczego tak się dzieje, pozostaje tajemnicą.
Czytaj więcej:
Fizycy znaleźli uniwersalny „zegar” w kosmosie: są dokładniejsze niż atomowe
Archeolodzy znaleźli rysunki przerażających ludzi z ogromnymi głowami: kim byli
Teleskop Jamesa Webba wykonał pierwsze zdjęcie Jowisza: pokazuje jednocześnie 9 ruchomych celów