Supermasivní černé díry v jádrech nejmasivnějších galaxií způsobují zmatek v jejich bezprostředním okolí. Během jejich nejaktivnějších fází - když se vznítí jako světelné kvasary - vypouštějí extrémně výkonné a vysokorychlostní odtoky plynu.
Tyto odtoky mohou zametat a zahřívat materiál, což hraje klíčovou roli při tvorbě a vývoji hmotných galaxií. Astronomové je nejen pozorovali napříč viditelným vesmírem, ale také hrají klíčovou složku v teoretických modelech.
Fyzická povaha samotných odlivů však byla dlouhodobým tajemstvím. Jaký fyzický mechanismus způsobuje, že plyn dosáhne tak vysokých rychlostí a v některých případech je vyloučen z galaxie?
Nová studie poskytuje první přímý důkaz, že tyto odtoky jsou urychlovány energetickými tryskami produkovanými supermasivní černou dírou.
S využitím velmi velkého dalekohledu v Chile pozoroval tým astronomů vedený Clive Tadhunterem z Sheffieldské univerzity v blízkosti aktivní galaxie IC 5063. V místech v galaxii, kde její trysky dopadají na oblasti hustého plynu, se plyn pohybuje mimořádnou rychlostí přes 600 000 mil za hodinu.
"Většina plynu ve výtokech je ve formě molekulárního vodíku, který je křehký v tom smyslu, že je zničen při relativně nízkých energiích," řekl Tadhunter v tiskové zprávě. "Považuji za mimořádné, že molekulární plyn může přežít, protože je urychlován proudem vysoce energetických částic pohybujících se blízko rychlosti světla."
Jak trysky procházejí galaktickou hmotou, narušují okolní plyn a generují rázové vlny. Tyto rázové vlny nejen urychlují plyn, ale také jej zahřívají. Tým odhaduje, že rázové vlny zahřívají plyn na dostatečně vysoké teploty, aby ionizovaly plyn a disociovaly molekuly. Molekulární vodík se vytváří pouze ve výrazně chladnějším plynu po nárazu.
"Měli jsme podezření, že molekuly musely být schopny se reformovat poté, co byl plyn úplně rozrušen interakcí s rychlým plazmovým paprskem," řekla Raffaella Morganti z Kapteyn Institute Groningen University. „Naše přímé pozorování tohoto jevu potvrdilo, že tato extrémní situace může skutečně nastat. Nyní musíme pracovat na popisu přesné fyziky interakce. “
V mezihvězdném prostoru se na povrchu prachových zrn vytváří molekulární vodík. Ale v tomto scénáři je pravděpodobné, že prach byl zničen v intenzivních rázových vlnách. I když je možné, aby se molekulární vodík tvořil bez pomoci zrn prachu (jak je vidět na počátku vesmíru), přesný mechanismus v tomto případě je stále neznámý.
Výzkum pomáhá odpovědět na dlouhodobou otázku - poskytuje první přímý důkaz, že trysky urychlují odtok molekul pozorovaný v aktivních galaxiích - a ptá se nových.
Výsledky byly publikovány v Nature a jsou k dispozici online.
