Astronomi već desetljećima pokušavaju objasniti jednu od naizgled nelogičnih pojava u svemiru: kako neke masivne galaksije mogu prestati stvarati zvijezde i ostati neaktivne milijardama godina, iako u sebi još uvijek sadrže plin koji bi, barem u teoriji, mogao ponovno pokrenuti taj proces. Novo istraživanje pokazuje da odgovor ne leži u nestanku plina, nego u njegovu tihom i kontroliranom kretanju prema središtu galaksije, gdje hrani supermasivnu crnu rupu i omogućuje dugotrajno gašenje zvjezdane proizvodnje.
U fokusu studije nalazi se rijetka skupina mirnih galaksija koje čine tek oko 6 do 8 posto obližnje populacije takvih sustava. Privukle su pozornost jer, unatoč odsustvu stvaranja novih zvijezda, pokazuju slabe, ali prostorno vrlo raširene izljeve ioniziranog plina koji se protežu desecima tisuća svjetlosnih godina. Ti su objekti prvi put sustavno prepoznati u podacima pregleda SDSS-IV MaNGA, koji detaljnom spektroskopijom omogućuje praćenje gibanja plina i zvijezda kroz cijele galaksije.
“Vjetrovi koji se protežu na razini cijele galaksije tumače se kao posljedica aktivnosti supermasivne crne rupe u njezinu središtu”, rekao je Arian Moghni, student astrofizike na Sveučilištu Kalifornije u Santa Cruzu. “Ključno je pitanje bilo kako te crne rupe uopće dolaze do goriva. Prethodna istraživanja upućivala su na postojanje dotoka plina, ali njegov izvor i izravna povezanost sa supermasivnom crnom rupom nisu bili dovoljno razjašnjeni.”
Spori dotok hladnog plina prema galaktičkom središtu
Kako bi razjasnili što se doista događa, istraživači su analizirali gibanje hladnog, neutralnog plina u 140 takvih galaksija opaženih u okviru MaNGA pregleda. Ključan alat bila je apsorpcijska linija natrija D (Na I D), koja pouzdano prati hladni plin na temperaturama od približno 100 do 1.000 kelvina. Modeliranjem te linije kroz čitave galaksije mogli su odrediti i brzinu plina i razinu njegove nasumične, turbulentne kretnje.
Rezultati pokazuju da se većina hladnog plina ne ponaša kaotično niti kruži u diskovima, nego se polako i postojano pomiče prema središtu galaksije. Prosječna brzina tog gibanja iznosi oko 47 kilometara u sekundi, što je u skladu s ranijim opažanjima, ali znatno sporije nego što bi se očekivalo. Plin se, naime, kreće tek oko 10 posto brzinom koju bi dosegnuo da slobodno pada pod utjecajem gravitacije.
Jednako je znakovito da su nasumična gibanja tog plina slabija nego kod okolnih zvijezda. To upućuje na vrlo uređen, koherentan tok, a ne na plin koji je snažno uzburkan ili razbijen. Takvo ponašanje sugerira stabilan mehanizam kojim se hladni plin polako usmjerava prema galaktičkom središtu.
Veza s crnim rupama i utjecaj galaksijskih sudara
Istraživanje je otkrilo i jasnu povezanost između dotoka plina i aktivnosti supermasivnih crnih rupa. Oko 30 posto analiziranih galaksija zabilježeno je u radio-području spektra, što se tumači kao znak trenutačne aktivnosti njihove središnje crne rupe. U tim slučajevima površina zahvaćena dotokom hladnog plina veća je za oko jednu trećinu u odnosu na galaksije bez radio-emisije.
“Uzbudljivo je vidjeti koliko je dotok hladnog plina usko povezan s aktivnošću supermasivne crne rupe”, rekao je Moghni. “Plin se očito usmjerava prema središtu galaksije, gdje može hraniti i održavati aktivnost crne rupe.”
Još izraženije razlike pojavljuju se kada se uzme u obzir okruženje galaksija. Sustavi koji pokazuju znakove interakcija s obližnjim pratiteljima ili dokaze ranijih manjih sudara imaju znatno veće zalihe plina koji se slijeva prema središtu. U takvim galaksijama područje zahvaćeno dotokom hladnog plina u prosjeku je oko 2,5 puta veće nego kod onih koje se doimaju izoliranima.
“Manji sudari i interakcije vrlo su učinkovit način dopune goriva”, rekao je Moghni. “Dovode hladni plin koji se potom slijeva prema središtu i hrani crnu rupu, a ona zauzvrat može dugo vremena sprječavati stvaranje novih zvijezda.”
Zajedno, ovi rezultati podupiru ciklički model u kojem plin, potaknut unutarnjim procesima i galaktičkim interakcijama, polako tone prema središtu galaksije. Tamo omogućuje nisku, ali stalnu aktivnost supermasivne crne rupe, čija povratna djelovanja učinkovito guše nastanak novih zvijezda. Takav mehanizam objašnjava kako masivne galaksije mogu ostati mirne i “ugašene” vrlo dugo, čak i kada osnovni sastojci za stvaranje zvijezda formalno nisu nestali.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
