Aktivna crna rupa u središtu galaksije obično se povezuje s kočenjem nastanka zvijezda. Zračenje i strujanja plina koja pokreće mogu zagrijati okolinu toliko da se oblaci više ne mogu urušiti. Novo istraživanje devet obližnjih galaksija pokazuje da slika nije tako jednostavna: aktivne crne rupe u pojedinim područjima mogu istodobno zagrijavati plin i stvarati uvjete za nastanak novih zvijezda.
Astronomi su galaksije proučavali instrumentom MUSE na Vrlo velikom teleskopu Europskog južnog opservatorija. Taj instrument snima široko vidno polje, ali pritom za svaki dio slike bilježi i spektar. Istraživači tako mogu razlikovati plin koji osvjetljavaju mlade zvijezde od plina pod utjecajem aktivne galaktičke jezgre i plina zagrijanog udarnim valovima.
Prstenovi i lukovi oko središta
Svih devet galaksija pripada skupini Seyfertovih galaksija. U njihovim se središtima nalazi supermasivna crna rupa koja privlači materijal iz okolnog diska. Taj proces oslobađa zračenje i pokreće snažna strujanja plina koja se šire kroz galaksiju. U promatranim sustavima prstenovi i lukovi povezani s nastankom zvijezda nalaze se između 0,8 i 6 kiloparseka od središta. Jedan kiloparsek iznosi približno 3260 svjetlosnih godina.
Položaj tih struktura često se podudara s područjima u kojima se plin sabija nakon susreta s energetskim strujanjem iz jezgre. Kada je gustoća dovoljno velika, gravitacija ponovno preuzima glavnu ulogu i može pokrenuti urušavanje oblaka. Oblik prstena ipak ovisi i o rotaciji galaktičkog diska, rasporedu prašine te gravitacijskom utjecaju drugih zvijezda i oblaka.
Tri procesa u istom oblaku
Omjeri spektralnih linija omogućili su timu da odvoji tri glavna izvora energije. Prvi izvor je zračenje mladih zvijezda, drugi dolazi izravno iz aktivne jezgre, a treći nastaje u udarnim valovima koji prolaze kroz plin. Takva analiza pokazuje gdje se zvijezde doista formiraju, a gdje plin svijetli samo pod utjecajem zagrijavanja crne rupe.
Uočeni uzorci upućuju na to da se zračenje iz jezgre širi u obliku stošca. Područja snažnih udarnih valova često se pojavljuju okomito na taj smjer, gdje se strujanje plina sudara s gušćim dijelovima diska. Na mjestima dodira plin se može sabiti u kratkotrajne, ali vrlo guste strukture. U njima mogu nastati zametci budućih zvijezda.
Crna rupa može kočiti i poticati
Modeli evolucije galaksija dugo su naglašavali negativnu povratnu spregu: aktivna crna rupa zagrijava plin, izbacuje ga iz diska i time smanjuje količinu goriva za stvaranje zvijezda. Nova mjerenja ne dovode taj učinak u pitanje. Pokazuju, međutim, da isti izvor energije može imati različite posljedice na različitim udaljenostima i u različitim smjerovima.
U jednom području strujanje može raspršiti oblak prije nego što se počne urušavati. U drugom može sabiti plin uz rub udarnog vala i povećati gustoću do razine potrebne za nastanak zvijezda. Konačan ishod ovisi o brzini toka, gustoći oblaka, količini prašine i kutu pod kojim strujanje prolazi kroz galaktički disk.
Takva razlika važna je i za usporedbu s drugim aktivnim galaksijama. Promjene u sjaju galaktičke jezgre pokazuju da se količina energije koja izlazi iz neposredne blizine crne rupe može mijenjati kroz godine. Ako se snimanje obavi u samo jednom trenutku, lako je propustiti dio procesa koji oblikuje okolni plin.
Što slijedi
Uzorak od devet galaksija nije dovoljan za zaključak o svim aktivnim galaktičkim jezgrama. Na rezultate utječu i udaljenost, orijentacija galaksije te razlučivost teleskopa. Istraživači planiraju proširiti analizu na veći broj sustava i pratiti kako se strukture mijenjaju s vremenom.
Nova promatranja trebala bi pokazati koliko dugo prstenovi i lukovi ostaju aktivni te koliki dio plina doista prelazi u nove zvijezde. Važno će biti i usporediti galaksije u kojima crna rupa trenutačno izbacuje snažan tok s onima u mirnijoj fazi. Tako se može procijeniti je li poticanje nastanka zvijezda rijetka iznimka ili uobičajena posljedica susreta strujanja i galaktičkog diska.
Rezultati su objavljeni u novom znanstvenom radu u časopisu The Astrophysical Journal. Podaci pokazuju da crna rupa ne djeluje samo kao kočnica nastanka zvijezda: njezino strujanje plina može istodobno zagrijati jedan dio galaksije i sabiti drugi.
