S vremena na vrijeme, astronomi proučavajući galaksije daleko u svemiru, imaju priliku uočiti nešto posebno i rijetko: radiogalaksiju u obliku slova X. Ovo se događa u samo 10% slučajeva promatranja galaksija.
Iako su ove misteriozne radiogalaksije u X-oblika zbunjivale astrofizičare dva desetljeća, novo istraživanje Sveučilišta Northwestern daje novi uvid u njihov nastanak – i to iznenađujuće jednostavan. Također, otkrili su da bi ovakve radiogalaksije mogle biti češće no što se do sada mislilo.
Koristeći nove simulacije, astrofizičari su implementirali jednostavne uvjete za modeliranje organskog formiranja mlaznica crne rupe i akrecijskog diska. Kada su istraživači pokrenuli simulaciju, jednostavni uvjeti su neočekivano doveli do formiranja radiogalaksije u X-oblika.
Iznenađujuće, istraživači su otkrili da je karakterističan X-oblik galaksije rezultat interakcije mlaznica i plina koji pada u crnu rupu. Na početku simulacije, plin je učinio da novonastali mlazovi promijene smjer. Oni su se nepravilno njihali i stvarali parove šupljina u različitim smjerovima podsjećajući na X-oblik. Međutim, na kraju su mlazovi postali dovoljno jaki da proguraju plin. U ovoj su se točki mlazovi stabilizirali, prestali se ljuljati i širili duž jedne osi.
Aretaios Lalakos iz Northwesterna, koji je vodio istraživanje rekao je: “Popularno objašnjenje radijskih galaksija u obliku X je da se dvije galaksije sudaraju, uzrokujući spajanje njihovih supermasivnih crnih rupa, što mijenja rotaciju ostatka crne rupe i smjer mlaza. Druga ideja je da se oblik mlaza mijenja kako ona je u interakciji s plinom koji obavija izoliranu supermasivnu crnu rupu. Sada smo otkrili, po prvi put, da se radiogalaksije X-oblika mogu, zapravo, formirati na mnogo jednostavniji način.”
Slučajni X-oblik
Iako radiogalaksije emitiraju vidljivu svjetlost, one također obuhvaćaju velika područja radijskih emisija. Možda najpoznatija radiogalaksija je M87, jedna od najvećih galaksija u svemiru, koja je dodatno popularizirana 2019. kada je teleskop Event Horizon snimio njenu središnju supermasivnu crnu rupu.
Kada je Lalakos krenuo modelirati crnu rupu, nije očekivao da će simulirati galaksiju u obliku X. Umjesto toga, namjeravao je izmjeriti količinu mase koju je pojela crna rupa. U simulaciju je unio jednostavne astronomske uvjete i pustio je da radi.
“Mi smo to stvorili na način na koji nitko prije nije ni nagađao.”
“U svojoj simulaciji nisam ništa pokušao pretpostaviti”, rekao je Lalakos. “Obično, istraživači stavljaju crnu rupu u sredinu simulacijske mreže i postavljaju veliki, već formirani plinoviti disk oko nje, a zatim mogu dodati ambijentalni plin izvan diska.
U ovom istraživanju, simulacija počinje bez diska, ali uskoro se jedan formira kako se rotirajući plin približava crnoj rupi. Ovaj disk zatim hrani crnu rupu i stvara mlazove. Napravio sam najjednostavnije moguće pretpostavke, tako da je cijeli ishod bio iznenađenje. Ovo je prvi put da je netko vidio X -oblik u simulacijama iz vrlo jednostavnih početnih uvjeta.”
Budući da se X-oblik pojavio tek rano u simulaciji — dok se mlazovi nisu ojačali i stabilizirali — Lalakos vjeruje da bi se radiogalaksije u obliku X mogle pojavljivati češće, ali trajati vrlo kratko u svemiru.
Lalakos planira nastaviti s izvođenjem simulacija kako bi bolje razumio kako ti X-oblici nastaju. Veseli se eksperimentiranju s veličinom akrecijskih diskova i vrtnje središnjih crnih rupa. U drugim simulacijama, Lalakos je uključio akrecijske diskove koji su bili gotovo nepostojeći sve do ekstremno velikih – nijedan nije doveo do nedostižnog X-oblika.
“Za veći dio svemira nemoguće je zumirati točno u središte i vidjeti što se događa vrlo blizu crne rupe”, rekao je Lalakos. “Čak i stvari koje možemo promatrati, ograničeni smo vremenom. Ako je supermasivna crna rupa već formirana, ne možemo promatrati njenu evoluciju jer je ljudski vijek prekratak. U većini slučajeva, oslanjamo se na simulacije kako bismo razumjeli što se događa u blizini crne rupe.”
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram-t.me/kozmoshr
Izvori:
Northwestern University, “X-shaped radio galaxies might form more simply than expected,” phys.org
