Supermasivne črne luknje so v primerjavi z galaksijami, v katerih prebivajo, skoraj nepredstavljivo majhne. Toda njihov vpliv se očitno ne konča niti približno tam. Nova opazovanja so ga zaznala v ogromnih zalogah plina daleč zunaj galaktičnega središča – prav v materialu, od katerega je odvisno rojstvo prihodnjih generacij zvezd.

Umetniška ponazoritev energijskih curkov, ki iz središča aktivne galaksije segajo v okoliški plin. (slika: Dnevne Novice / AI ilustracija)

Vpliv črne luknje se ne konča v središču galaksije

V središčih velikih galaksij se skrivajo supermasivne črne luknje z maso milijonov ali celo milijard Sonc. Ko so aktivne in vase privlačijo snov iz okolice, lahko iz njihove neposredne bližine v nasprotnih smereh izbruhnejo izjemno energijski curki plazme.

Astronomi že dolgo vedo, da takšni curki sodelujejo pri razvoju galaksij. Veliko težje je neposredno pokazati, kaj njihova energija povzroča daleč od središča, kjer se razprostira redek plin, pomemben za prihodnje nastajanje zvezd.

Raziskava, objavljena v reviji The Astrophysical Journal Letters, je tam odkrila izrazit vzorec. Ionizirani vodik okoli preučevanih radijskih galaksij je bil posebej svetel v smereh njihovih curkov. Ko so astronomi pogledali drugam okoli istih galaksij, tako močnega signala niso našli.

Okoli galaksij je zaloga za prihodnje zvezde

Galaksija se ne konča tam, kjer na posnetkih izgine njen svetli rob. Daleč preko območja, kjer vidimo večino zvezd, se razprostira redek ovoj snovi, imenovan cirkumgalaktični oziroma obgalaktični medij.

Za prihodnost galaksije je ta material izjemno pomemben. Če se lahko dovolj ohladi, zgosti in začne pomikati proti notranjosti, postane surovina za nove zvezde. Astronome zato že dolgo zaposluje vprašanje, zakaj galaksije ob tako velikih zalogah snovi ne ustvarjajo še veliko več zvezd.

Na Dnevnih Novicah smo že pisali, da vesolje ustvarja vse manj novih zvezd, čeprav razpoložljivega atomskega vodika ni zmanjkalo tako hitro, kot je upadala stopnja njihovega nastajanja.

Del zgodbe se očitno odvija že zunaj svetlega dela galaksije. Ko energijski curek prodira skozi njeno okolico, lahko plin na svoji poti segreva, ionizira in v njem povzroča motnje. Če se ta material zaradi tega težje ohlaja, se lahko spremenijo tudi pogoji, od katerih je odvisno prihodnje nastajanje zvezd.

Od tod nekoliko dramatičen izraz, da lahko črna luknja svojo galaksijo počasi »ubija«. Ne gre za to, da bi jo požrla ali uničila. Vpliva lahko na zalogo materiala, ki ga galaksija potrebuje za nove generacije zvezd.

Ključna je bila smer curkov

Ekipa pod vodstvom Namrate Roy z Raman Research Institute in Sanchayeete Borthakur z Arizona State University je združila optična in radijska astronomska opazovanja. Uporabili so spektroskopske podatke projekta Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) ter radijske meritve pregleda LOFAR Two-metre Sky Survey.

Končni vzorec je obsegal 324 pare radijskih galaksij in bolj oddaljenih kvazarjev. Iskali so emisijo H-alfa, značilen podpis ioniziranega vodika. Ker je takšno sevanje v redkem plinu okoli galaksij izjemno šibko, so morali veliko meritev statistično združiti.

Prava razlika se je pokazala šele, ko so upoštevali smer curkov. V območjih, ki so bila največ 20 stopinj oddaljena od njihove osi, so zaznali presežek H-alfa sevanja. Statistična značilnost signala je presegla pet standardnih odklonov, zato je bil rezultat zelo izrazit.

Ko so iste podatke združili ne glede na orientacijo curkov, primerljivo močnega signala ni bilo. Brez podatka o tem, kam so curki usmerjeni, bi se lahko najzanimivejši del rezultata izgubil v povprečju vseh meritev.

Sled so našli daleč zunaj svetlega dela galaksij

Signal ni bil enako močan niti vzdolž celotne poti curkov. Izrazitejši je bil blizu galaksij, vendar zunaj njihovih osrednjih zvezdnih območij, nato pa se je ponovno okrepil precej dlje, v bližini radijskih režnjev. Tam je lahko stik med curkom in okoliškim materialom posebej učinkovit.

Meritve so zajele razdalje približno od 20 do 800 kiloparsekov od galaksij. Za občutek: en kiloparsek ustreza približno 3260 svetlobnim letom. Astronomi so torej pogledali daleč preko območja, v katerem je zbrana večina njihovih zvezd.

Zanimivo je, da hladnejši plin ni pokazal enake slike. Raziskovalci so ga preverjali s pomočjo absorpcije magnezija in ugotovili, da je razporejen bolj enakomerno ter nima tako izrazite povezave s smerjo radijskih curkov.

Okoli galaksij torej že obstaja velikanski rezervoar snovi. Curki pa lahko spreminjajo stanje njegovega dela, ki se znajde na njihovi poti.

Galaksija zaradi tega ne izgine

»Ubijanje« galaksije je slikovit opis procesa, ki lahko traja zelo dolgo. Astronomi govorijo o njenem ugašanju, ko se nastajanje novih zvezd močno zmanjša ali skoraj povsem ustavi. Stare zvezde ostanejo, novih pa nastaja vse manj, zato se galaksija postopoma spreminja v mirnejši sistem s starajočo se zvezdno populacijo.

Ugotovitev seveda ne pomeni, da vsaka supermasivna črna luknja počne enako. Raziskovalci so preučevali radijske galaksije z aktivnimi jedri in izrazitimi curki. Na razvoj galaksij poleg aktivnosti njihovih osrednjih črnih lukenj vplivajo tudi dotok in izguba plina, nastajanje zvezd ter združevanje z drugimi galaksijami.

Kot pojasnjujejo pri Raman Research Institute (RRI), meritve omogočajo neposrednejši vpogled v to, kako radijski curki vplivajo na plin okoli svojih galaksij. S tem še nimamo celotnega odgovora na vprašanje, zakaj nekatere galaksije nehajo ustvarjati zvezde, dobili pa smo precej jasnejši pogled na enega od procesov, ki lahko pri tem sodelujejo.

Črna luknja je v primerjavi z galaksijo majhna, njen vpliv pa lahko seže neverjetno daleč. In tam zunaj ni prazen prostor, temveč ogromna zaloga snovi, od katere je odvisno, koliko novih zvezd bo galaksija lahko ustvarila v prihodnosti.