U središtu galaksije NGC 1068 nalazi se supermasivna crna rupa koja u okolni prostor izbacuje mnogo više plina nego što su astronomi dosad mogli izmjeriti. Nova analiza spaja podatke svemirskog teleskopa James Webb s mjerenjima velikih teleskopa na Zemlji i pokazuje da taj galaktički vjetar snažno utječe na razvoj cijele galaksije.
NGC 1068, poznata i kao M77, udaljena je oko 45 milijuna svjetlosnih godina. Jedna je od najbližih aktivnih galaksija, pa njezinu središnju regiju možemo proučavati s razmjerno mnogo pojedinosti. U njezinu središtu nalazi se crna rupa čija se masa procjenjuje na osam do 17 milijuna Sunčevih masa. Materijal koji pada prema njoj zagrijava se na vrlo visoke temperature i oslobađa golemu količinu energije.
Webb je otkrio skriveni dio strujanja
Rezultati se temelje na snimkama i spektrima instrumenta MIRI na teleskopu James Webb. Istraživači su ih usporedili s podacima instrumenta MUSE na Vrlo velikom teleskopu Europskog južnog opservatorija te s mjerenjima radioteleskopa ALMA. Takva kombinacija omogućuje praćenje ioniziranog plina, toplih molekula vodika i hladnijeg materijala koji se ne vidi u istim dijelovima spektra.
U spektrima je prepoznato više od 20 linija ioniziranih elemenata i sedam linija toplog molekularnog vodika. One pokazuju da se plin ne kreće kao jedinstvena masa. Uz šire i sporije strujanje postoji i zaklonjena komponenta, skrivena iza prašine, koja se kreće oko 300 kilometara u sekundi brže od ostatka vjetra. U pojedinim područjima brzina plina doseže približno 2000 kilometara u sekundi.
Procjene su bile preniske
U dosadašnjim modelima količina energije i tvari u tom strujanju bila je znatno podcijenjena. Nova analiza upućuje na to da su masa, energija i količina gibanja plina u nekim područjima i do stotinu puta veće nego što se procjenjivalo na temelju samo vidljivog plina. U ioniziranoj komponenti nalazi se nekoliko milijuna Sunčevih masa materijala.
Takvo strujanje mijenja uvjete u širokom području oko galaktičke jezgre. Zagrijani plin može izgubiti sposobnost urušavanja i stvaranja novih zvijezda, dok se na rubovima strujanja može sabiti u gušće oblake. U NGC 1068 vidljivi su i prstenovi plina i prašine u kojima se odvijaju procesi povezani s nastankom zvijezda. Utjecaj crne rupe ovisi o tome gdje se plin nalazi i kako se strujanje kroz njega širi.
Dio najbržeg plina mogao bi napustiti galaksiju. Ako se to potvrdi, aktivna crna rupa ne utječe samo na neposrednu okolinu, nego mijenja i količinu materijala dostupnog za nastanak novih zvijezda. Slični procesi važni su za razumijevanje zašto neke galaksije prestanu stvarati zvijezde, dok druge nastavljaju rasti.
Kako crna rupa mijenja galaksiju
Materijal koji pada prema crnoj rupi zagrijava se i oslobađa goleme količine energije. Dio te energije pokreće strujanja plina koja se šire kroz galaksiju. Ona mogu sabiti okolne oblake i potaknuti stvaranje zvijezda, ali ih mogu i raspršiti prije nego što se zvijezde uopće počnu oblikovati.
U središtu NGC 1068 nalazi se i snažan radijski izvor. Mlaz čestica iz neposredne blizine crne rupe dodatno zagrijava plin, pa astronomi moraju odvojiti njegov utjecaj od zračenja akrecijskog diska. Podaci ALMA-e prate hladniji molekularni materijal, dok MIRI otkriva toplu prašinu i ionizirani plin. Tek usporedbom tih područja dobiva se slika cijelog strujanja.
Zašto je skriveno strujanje važno
Ovakvo skriveno izbacivanje plina moglo bi objasniti zašto se procjene aktivnih galaktičkih jezgri toliko razlikuju. Ako se promatra samo svjetliji dio, brzina i masa izgledaju manje nego što doista jesu. U još udaljenijim galaksijama problem je veći jer ih nije moguće snimiti jednakom razlučivošću.
Istraživači planiraju nova promatranja koja bi trebala pokazati mijenja li se strujanje tijekom vremena i kako se njegov oblik povezuje s područjima nastanka zvijezda. NGC 1068 dovoljno je blizu da se pojedini dijelovi mogu razlučiti, pa služi kao provjera modela koji se primjenjuju na cijelu populaciju aktivnih galaksija.
Strujanje se pritom ne širi kroz prazan prostor. Na putu nailazi na oblake plina različite gustoće: dio materijala zagrijava se, a dio može ponovno prijeći u hladniju fazu. Ta izmjena određuje hoće li galaksija dugoročno gubiti gorivo za stvaranje zvijezda ili će ga rasporediti u nova područja.
Podaci iz NGC 1068 pokazuju kako događaji u neposrednoj blizini crne rupe mogu utjecati na prostor udaljen tisućama svjetlosnih godina. Preciznije procjene mase i brzine plina pomoći će astronomima odrediti koliko dugo takva jezgra može mijenjati svoju galaksiju.
Rezultati su objavljeni u novom znanstvenom radu u časopisu Astronomy & Astrophysics. Daljnja promatranja u infracrvenom i radijskom području trebala bi pokazati koliko se ovakav proces često događa u drugim aktivnim galaksijama.
