Οι αστρονόμοι ανακαλύπτουν τον πρώτο πίδακα που ταλαντεύεται ενώ εκπέμπεται από μια υπερμαζική μαύρη τρύπα ενός δισκοειδή γαλαξία

Αστρονόμοι της ομάδας GOALS, μεταξύ των οποίων ο Tanio Diaz-Santos και ο Βασίλης Χαρμανδάρης του Ινστιτούτου Αστροφυσικής  χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις από το W. M. Keck Observatory το οποίο βρίσκεται στην Χαβάη ανακάλυψαν το μεγαλύτερο και πιο εκτεταμένο ρεύμα υπερθερμασμένου αερίου που έχει παρατηρηθεί ποτέ να ρέει από έναν κοντινό γαλαξία, παρέχοντας την πιο σαφή απόδειξη μέχρι σήμερα ότι
μια υπερμαζική μαύρη τρύπα μπορεί να αλλάξει δραματικά την μορφή του γαλαξία που τη φιλοξενεί, πολύ πέρα από τον πυρήνα του. Η ανακάλυψη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science, επικεντρώνεται στον γαλαξία VV 340a, όπου οι παρατηρήσεις αποκάλυψαν τεράστιες δομές ιονισμένου αερίου που εκτείνονται έως και 20.000 έτη φωτός από το κέντρο του γαλαξία — πολύ πέρα από ό,τι έχει παρατηρηθεί μέχρι σήμερα.

Κρίσιμες παρατηρήσεις από το Keck Cosmic Web Imager (KCWI) στο τηλεσκόπιο Keck II του Παρατηρητηρίου εντόπισαν ψυχρότερο αέριο χαμηλότερης ενέργειας που εκτείνεται πολύ έξω από το δίσκο του γαλαξία. Αυτό το αέριο σχηματίζει μια εντυπωσιακή δομή που μοιάζει με δόρυ, ευθυγραμμισμένη με το κέντρο του γαλαξία, η οποία προσφέρει μια εικόνα  της   δραστηριότητας που προκαλείται από την υπερμαζική μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία εδώ και εκκατομύρια χρόνια

«Τα δεδομένα του Αστεροσκοπείου Keck μας επέτρεψαν να κατανοήσουμε την πραγματική κλίμακα αυτού του φαινομένου», δήλωσε ο κύριος συγγραφέας Justin Kader, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Irvine, ο οποίος συνεργάζεται με τη Δρ Vivian U στο Caltech. «Το αέριο που βλέπουμε με το Αστεροσκοπείο Keck φτάνει στις πιο απομακρυσμένες αποστάσεις από τη μαύρη τρύπα, πράγμα που σημαίνει ότι εντοπίζει και τις μεγαλύτερες χρονικές κλίμακες. Χωρίς αυτές τις παρατηρήσεις, δεν θα γνωρίζαμε πόσο ισχυρή — ή πόσο επίμονη — είναι πραγματικά αυτή η εκροή».
 

Τα δεδομένα που αποκτήθηκαν από το KCWI ήταν απαραίτητα για τη μοντελοποίηση της ποσότητας του αερίου που εκτοξεύεται και για τον προσδιορισμό του κατά πόσον η εκροή είναι ικανή να αλλάξει το μέλλον του γαλαξία. Η απάντηση, όπως διαπίστωσε η ομάδα, είναι ναι. Η ομάδα συνδύασε τα οπτικά δεδομένα του Αστεροσκοπείου Keck με τις υπέρυθρες παρατηρήσεις του Διαστημικού Τηλεσκοπίου James Webb της NASA και τις ραδιοεικόνες του Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) για να αποκτήσει μια ολοκληρωμένη εικόνα της συμπεριφοράς του συστήματος.
 

Στο κέντρο του γαλαξία, το τηλεσκόπιο James Webb ανίχνευσε έντονα ενεργοποιημένο «κορωνικό» αέριο, πλάσμα θερμασμένο σε ακραίες θερμοκρασίες, που εκρήγνυται από τις δύο πλευρές της μαύρης τρύπας. Ενώ τέτοιο αέριο συνήθως περιορίζεται σε περιοχές με έκταση μόλις εκατοντάδων παρσέκ, στο VV 340a εκτείνεται σε αρκετές χιλιάδες παρσέκ, καθιστώντας το την πιο εκτεταμένη δομή κορωνικού αερίου που έχει παρατηρηθεί ποτέ.

Οι παρατηρήσεις με το ραδιοτηλεσκόπιο VLA αποκάλυψαν ότι ένα ζεύγος πίδακες πλάσματος, που εκτοξεύονται από τη μαύρη τρύπα, στρίβουν σε ένα ελικοειδές, S-σχήμα μοτίβο καθώς κινούνται προς τα έξω — απόδειξη ενός σπάνιου φαινομένου γνωστού ως μετάπτωση πίδακα, στο οποίο η κατεύθυνση του πίδακα ταλαντεύεται αργά με την πάροδο του χρόνου, οδηγώντας μια τέτοια μαζική εκροή σε έναν δισκοειδή γαλαξία.

Ενώ η υπέρυθρες εικόνες του James Webb αποκάλυψαν την ενεργητική καρδιά του συστήματος, οι παρατηρήσεις του Αστεροσκοπείου Keck έδειξαν πώς αυτή η ενέργεια διαδίδεται προς τα έξω, συνδέεται με τον περιβάλλοντα γαλαξία και σέρνει αέριο στο πέρασμά της. Τα δεδομένα του KCWI δείχνουν ότι καθώς ο πίδακας επιβραδύνεται, παρασύρει ψυχρότερο υλικό, ωθώντας το προς τα έξω με χαμηλότερες ταχύτητες. Αυτή η διαδικασία απογυμνώνει τον γαλαξία από αέριο με ρυθμό ισοδύναμο με τη δημιουργία σχεδόν 20 ηλιακών μαζών κάθε χρόνο, καταστέλλοντας δραματικά τη μελλοντική δημιουργία αστεριών.
 

Ίσως το πιο εκπληκτικό είναι το σημείο όπου συμβαίνει αυτή η δραστηριότητα. Οι ισχυροί πίδακες που παρουσιάζουν μετάπτωση βρίσκονται συνήθως σε παλιούς, ελλειπτικούς γαλαξίες που έχουν σταματήσει τον σχηματισμό αστεριών, και όχι σε σχετικά νέους, σπειροειδείς γαλαξίες που σχηματίζουν αστέρια, όπως ο VV 340a, ο οποίος βρίσκεται ακόμα στα αρχικά στάδια της συγχώνευσης με έναν άλλο γαλαξία. Η ανακάλυψη αμφισβητεί τις παραδοσιακές ιδέες για τον τρόπο με τον οποίο οι γαλαξίες και οι κεντρικές μαύρες τρύπες τους εξελίσσονται μαζί και εγείρει την πιθανότητα να συμβούν παρόμοια γεγονότα σε γαλαξίες όπως ο δικός μας Γαλαξίας.

Η ομάδα σχεδιάζει να πραγματοποιήσει βαθύτερες ραδιοπαρατηρήσεις υψηλότερης ανάλυσης για να προσδιορίσει εάν η ταλάντωση του πίδακα προκαλείται από μια δεύτερη υπερμαζική μαύρη τρύπα, το οποίο θα είναι ένα πιθανό πρώτο βήμα προς την αναγνώριση ενός συστήματος διπλών μαύρων τρυπών.

Άρθρο: J. Kader et al.  “The Past, Present, and Future of a Precessing Jet-Driven Outflow in Early Interaction Pair VV 340”, 2026, Science 10.1126/science.adp898s