Από την καρδιά ενός γαλαξία: καταγράφηκε ρεκόρ εκροής αερίων

Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb εντόπισε τη μεγαλύτερη εκροή υπέρθερμου αερίου που έχει παρατηρηθεί ποτέ στον γαλαξία VV 340a. Το αέριο, που εκτοξεύεται από μια μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία, σχηματίζει δύο νεφελώματα χιλιάδων parsec (ένα parsec ισούται περίπου με 30 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα) και μεταπίπτοντες πίδακες πλάσματος. Συνδυαστικές παρατηρήσεις με τα τηλεσκόπια Keck II και VLA δείχνουν πώς αυτοί οι πίδακες διεγείρουν το αέριο και περιορίζουν τον σχηματισμό άστρων, προσφέροντας μια νέα ματιά στην εξέλιξη των γαλαξιών.

Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb (JWST) της NASA συνεχίζει να καταρρίπτει ρεκόρ, αποκαλύπτοντας τη μεγαλύτερη γνωστή εκροή υπέρθερμου αερίου στο σύμπαν, η οποία προέρχεται από τον γαλαξία VV 340a. Η ανακάλυψη, που πραγματοποιήθηκε από ομάδα του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια (Irvine), δημοσιεύθηκε στο έγκριτο περιοδικό Science.

Ο συγκεκριμένος γαλαξίας εκτοξεύει αέριο και από τις δύο πλευρές του με τη μορφή δύο επιμήκων νεφελωμάτων, ένα φαινόμενο που προκαλείται από τη δραστηριότητα μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας που βρίσκεται στον πυρήνα του. Αναλύοντας τα δεδομένα από το τηλεσκόπιο Webb, η ομάδα ανακάλυψε ότι κάθε νεφέλωμα εκτείνεται σε μήκος τουλάχιστον τριών χιλιάδων parsec¹.

Η αποκάλυψη των πιδάκων πλάσματος

Ραδιοπαρατηρήσεις που διεξήχθησαν με τη συστοιχία τηλεσκοπίων Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) στο Νέο Μεξικό, εντόπισαν ένα ζεύγος πιδάκων πλάσματος μεγάλης κλίμακας να αναδύονται από τις δύο πλευρές του γαλαξία.

Οι αστρονόμοι γνωρίζουν ότι αυτοί οι πίδακες, οι οποίοι είναι ικανοί να προσδώσουν ενέργεια στο υπέρθερμο αέριο και να αποβάλλουν υλικό από τον γαλαξία, σχηματίζονται όταν ακραίες θερμοκρασίες και έντονα μαγνητικά πεδία συνοδεύουν το αέριο που πέφτει μέσα στην ενεργή υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.

Μόλις εκτοξευθούν, οι πίδακες σχηματίζουν μια ελικοειδή δομή, σημάδι ενός φαινομένου γνωστού ως «μετάπτωση πίδακα» (jet precession). Ο όρος αυτός περιγράφει την αλλαγή στον προσανατολισμό του πίδακα με την πάροδο του χρόνου, παρόμοια με τον κλυδωνισμό (ταλάντωση) μιας σβούρας καθώς περιστρέφεται.

Ενέργεια ίση με τρισεκατομμύρια βόμβες

Η ερευνητική ομάδα προτείνει ότι, καθώς διαδίδονται προς τα έξω, οι πίδακες αλληλεπιδρούν με υλικό από τον γαλαξία-ξενιστή, σπρώχνοντάς το μακριά από τον πυρήνα και διεγείροντάς το σε υψηλές ενεργειακές καταστάσεις.

• Η ενέργεια που εμπλέκεται είναι τεράστια, ισοδύναμη με την έκρηξη δέκα τρισεκατομμυρίων βομβών υδρογόνου κάθε δευτερόλεπτο.
• Αυτή η διαδικασία σχηματίζει αυτό που είναι γνωστό ως «αέριο στεφανιαίων γραμμών» (coronal line gas): ένα θερμό, εξαιρετικά ιονισμένο πλάσμα που σχεδόν πάντα συνδέεται με τις εσωτερικές περιοχές των ενεργών υπερμεγεθών μαύρων τρυπών και σπάνια παρατηρείται εκτός των γαλαξιών.

Ένα «απολίθωμα» της γαλαξιακής ιστορίας

Παρατηρήσεις από τη Χαβάη με το τηλεσκόπιο Keck II αποκάλυψαν επίσης μια ακόμη μεγαλύτερη ποσότητα αερίου, η οποία εκτείνεται έως και 15 χιλιάδες parsec (50.000 έτη φωτός) από τη μαύρη τρύπα. Σύμφωνα με τους συγγραφείς, αυτό το ψυχρότερο αέριο αντιπροσωπεύει ένα είδος «αρχείου απολιθωμάτων» της ιστορίας της αλληλεπίδρασης των πιδάκων με τον γαλαξία, ένα υπόλειμμα προηγούμενων επεισοδίων αποβολής υλικού από τον πυρήνα.

Περιορίζοντας τη γέννηση νέων άστρων

Ο συνδυασμός δεδομένων από διάφορα όργανα —συμπεριλαμβανομένου του JWST και του Keck II— επέτρεψε τη μελέτη της πιο εκτεταμένης και συνεκτικής δομής στεφανιαίου αερίου που έχει παρατηρηθεί ποτέ.

Οι εκτιμήσεις δείχνουν ότι ο VV 340a χάνει αρκετό αέριο για να σχηματίσει περίπου 19 άστρα σαν τον Ήλιο κάθε χρόνο. Αυτή η διαδικασία περιορίζει σημαντικά τον σχηματισμό άστρων στον γαλαξία, καθώς θερμαίνει και απομακρύνει το υλικό που απαιτείται για τη γέννηση νέων άστρων.

Το επόμενο βήμα για τους ερευνητές θα είναι η μελέτη άλλων παρόμοιων γαλαξιών, προκειμένου να διαπιστώσουν αν τέτοια φαινόμενα είναι συνηθισμένα και να κατανοήσουν καλύτερα πώς γαλαξίες όπως ο Milky Way (ο δικός μας Γαλαξίας) μπορεί να εξελίσσονται με την πάροδο του χρόνου.

Διαβάστε περισσότερα στο άρθρο στο Science: “ A precessing jet from an active galactic nucleus drives gas outflow from a disk galaxy ” by JA Kadler, V. U et al.

1. Στους περισσότερους γαλαξίες, αυτού του είδους το εξαιρετικά ενεργητικό αέριο παραμένει περιορισμένο σε απόσταση λίγων δεκάδων parsecs από την κεντρική μαύρη τρύπα. Στον VV 340a, ωστόσο, εκτείνεται τουλάχιστον 30 φορές μακρύτερα.