Η ταραχώδης ζωή των "Hot DOGs"

Οι υπερμεγέθεις μελανές οπές (ΥΜΟ στα αγγλικά Super-massive black holes: SMBHs), δηλαδή μαύρες τρύπες με τουλάχιστον ένα εκατομμύριο φορές τη μάζα του Ήλιου, βρίσκονται συνήθως στο κέντρο των γαλαξιών. Ενώ γενικά οι μαύρες τρύπες είναι, εξ ορισμού, οι πιο σκοτεινές περιοχές του Σύμπαντος καθώς το φως δεν μπορεί να ξεφύγει από τη βαρύτητά τους, μπορεί παραδόξως να είναι και οι πιο φωτεινές. Όταν οι ΥΜΟ αυξάνονται σε μάζα απορροφώντας υλικό που τις πλησιάζει, το αέριο που τις τροφοδοτεί σχηματίζει έναν δίσκο προσαύξησης πριν διασχίσει τον ορίζοντα γεγονότων. Ο δίσκος προσαύξησης θερμαίνεται και μπορεί να γίνει τόσο φωτεινός ώστε να υπερκαλύπτει σε φωτεινότητα όλα τα αστέρια του γαλαξία στον οποίο βρίσκεται. Αυτές οι φωτεινές SMBH ονομάζονται «κβάζαρ» και παρατηρούνται σε όλο το Σύμπαν.

"hot-dog jpl"
Καλλιτεχνική απεικόνση του "EL Hot Dog" W2246-0526. Credit JPL

Οι εξαιρετικά φωτεινοί, θερμοί, σκιασμένοι από τη σκόνη γαλαξίες (οι οποίοι στη διεθνή βιβλιογραφία είναι γνωστοί ως Extremely luminous, hot, dust-obscured galaxies: EL Hot DOGs) είναι μερικά από τα πιο φωτεινά κβάζαρ που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα. Λόγω των μεγάλων ποσοτήτων σκόνης όμως που τις περιβάλουν  το οπτικός φως που εκπέμπουν απορροφάται και επανεκπέμπεται στο υπέρυθρο. Αυτά τα αντικείμενα, που λάμπουν με την ένταση περισσότερων από 100 τρισεκατομμυρίων Ήλιων, δημιουργήθηκαν σε μια εποχή που το Σύμπαν είχε λιγότερο από το ένα έβδομο της σημερινής ηλικίας του. Μια ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής τον Tanio Díaz Santos, ερευνητή στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής, χρησιμοποίησε τo συμβολόμετρο ALMA για να απεικονίσει ένα μικρό δείγμα από 7 "EL Hot DOG" στο μακρινό υπέρυθρο φάσμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας προκειμένου να μελετήσει την κατανομή αερίου και σκόνης κοντά στις υπερμεγέθεις μελανές οπές στο κέντρο καθώς και τους γαλαξίες μέσα στους οποίους βρίσκονται. Αυτές οι παρατηρήσεις τούς επέτρεψαν να αποκτήσουν για πρώτη φορά πληροφορίες σχετικά με τη δυναμική των αερίων και τις φυσικές ιδιότητες της μεσοαστρικής ύλης των απομακρυσμένων αυτών αντικειμένων.

Σε πρόσφατο άρθρο τους, οι ερευνητές αναφέρουν ότι οι τυχαίες κινήσεις του ιονισμένου αερίου στα EL Hot DOG είναι πολύ μεγάλες, γεγονός που υποδηλώνει ότι η κίνηση της μεσοαστρικής ύλης είναι πολύ τυρβώδης, κάτι που μπορεί πιθανώς να εξηγηθεί από την αλληλεπίδραση με μικρούς συνοδούς γαλαξίες και την έντονη εκπομπή αερίου από τις κεντρικές ΥΜΟ λόγω της υψηλής πίεσης ακτινοβολίας. Ωστόσο, η μορφολογία και η περιστροφή του αερίου δεν είναι ομοιόμορφη μεταξύ του πληθυσμού των EL Hot Dog, όπως συνήθως συμβαίνει σε κβάζαρ που καλύπτονται από σκόνη και βρίσκονται στο τοπικό Σύμπαν. Αυτή η έλλειψη ομοιομορφίας στις ιδιότητες του αερίου και της σκόνης οδήγησε τους ερευνητές να προτείνουν ότι η φάση EL Hot DOG μπορεί να είναι επαναλαμβανόμενη στη ζωή των πιο μαζικών γαλαξιών που ζουν στους κόμβους του λεγόμενου "κοσμικού ιστού" στο μακρινό Σύμπαν. Αυτό είναι σε αντίθεση με το σημερινό παράδειγμα του σχηματισμού κβάζαρ στο κοντινό Σύμπαν, όπου αυτή η φάση πιστεύεται ότι συμβαίνει μόνο μία φορά, ως συνέπεια της συγχώνευσης δύο σπειροειδών γαλαξιών μεγάλης μάζας. Αν και αυτά τα αποτελέσματα είναι ιδιαίτερα ενδιαφέροντα, απαιτούνται περισσότερες παρατηρήσεις για να επιβεβαιωθεί η διαφορά στην προέλευση και την εξέλιξη μεταξύ των κοντινών και των μακρινών κβάζαρ που καλύπτονται από σκόνη.

Άρθρο:“Kinematics and star formation of high-redshift hot dust-obscured quasars as seen by ALMA”, T. Diaz Santos et al.,  2021, A&A, 654, 37 – Οκτώβριος 2021