Οι μεγάλες μαύρες τρύπες που βρίσκονται στο κέντρο των γαλαξιών μπορεί να είναι πεινασμένα θηρία. Αλλά τι αναγκάζει αυτό το αέριο και τη σκόνη τα τελευταία λίγα χρόνια φωτός στο χάος αυτών των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών;
Έχει θεωρηθεί ότι οι συγχωνεύσεις μεταξύ γαλαξιών διαταράσσουν το αέριο και τη σκόνη σε έναν γαλαξία και αναγκάζουν το θέμα στην άμεση γειτονιά της μαύρης τρύπας. Δηλαδή, μέχρι μια πρόσφατη μελέτη 140 γαλαξιών που φιλοξενεί Active Galactic Nuclei (AGN) - ένα άλλο όνομα για ενεργές μαύρες τρύπες στο κέντρο των γαλαξιών - παρείχε ισχυρές ενδείξεις ότι πολλοί από τους γαλαξίες που περιέχουν αυτούς τους AGN δεν δείχνουν σημάδια προηγούμενων συγχωνεύσεων.
Η μελέτη πραγματοποιήθηκε από μια διεθνή ομάδα αστρονόμων. Ο Mauricio Cisternas του Ινστιτούτου Max Planck για την Αστρονομία και η ομάδα του χρησιμοποίησαν δεδομένα από 140 γαλαξίες που απεικονίστηκαν από το παρατηρητήριο ακτίνων Χ XMM-Newton. Οι γαλαξίες που είχαν δειγματοληψία είχαν μια κόκκινη μετατόπιση μεταξύ z = 0,3 - 1, που σημαίνει ότι βρίσκονται μεταξύ περίπου 4 και 8 δισεκατομμυρίων ετών φωτός (και έτσι, το φως που βλέπουμε από αυτούς είναι περίπου 4-8 δισεκατομμύρια χρόνια).
Δεν κοίταξαν απλώς τις εικόνες των εν λόγω γαλαξιών. μια προκατάληψη για την ταξινόμηση εκείνων των γαλαξιών που δείχνουν ότι οι ενεργοί πυρήνες είναι πιο παραμορφωμένοι από τις συγχωνεύσεις ενδέχεται να σέρνονται. Αντίθετα, δημιούργησαν μια «ομάδα ελέγχου» γαλαξιών, χρησιμοποιώντας εικόνες ανενεργών γαλαξιών από την ίδια κόκκινη μετατόπιση με τους γαλαξίες του AGN. Πήραν τις εικόνες από την Έρευνα Κοσμικής Εξέλιξης (COSMOS), μια έρευνα για μια μεγάλη περιοχή του ουρανού σε πολλαπλά μήκη κύματος φωτός. Δεδομένου ότι αυτοί οι γαλαξίες προέρχονταν από την ίδια κόκκινη αλλαγή με αυτούς που ήθελαν να μελετήσουν, δείχνουν το ίδιο στάδιο στη γαλαξιακή εξέλιξη. Συνολικά, είχαν 1264 γαλαξίες στο δείγμα σύγκρισής τους.
Ο τρόπος με τον οποίο σχεδίασαν τη μελέτη περιελάμβανε ένα δόγμα της επιστήμης που δεν χρησιμοποιείται συνήθως στον τομέα της αστρονομίας: η τυφλή μελέτη. Ο Κιστέρνας και η ομάδα του είχαν 9 γαλαξίες σύγκρισης - που δεν περιείχαν AGN - με την ίδια κόκκινη μετατόπιση για καθέναν από τους 140 γαλαξίες τους που έδειχναν σημάδια ενεργού πυρήνα.
Αυτό που έκαναν στη συνέχεια ήταν να αφαιρέσουν οποιοδήποτε σημάδι του φωτεινού ενεργού πυρήνα στην εικόνα. Αυτό σημαίνει ότι οι γαλαξίες στο δείγμα τους 140 γαλαξιών με AGN θα ήταν ουσιαστικά εμφανίζομαι ακόμη και ένα εκπαιδευμένο μάτι ως γαλαξίας χωρίς τα ενδεικτικά σημάδια ενός AGN. Στη συνέχεια, υπέβαλαν τους γαλαξίες ελέγχου και τις αλλοιωμένες εικόνες AGN σε δέκα διαφορετικούς αστρονόμους και τους ζήτησαν να τις ταξινομήσουν ως «παραμορφωμένες», «μέτρια παραμορφωμένες» ή «μη παραμορφωμένες».
Δεδομένου ότι το μέγεθος του δείγματος τους ήταν αρκετά διαχειρίσιμο και η παραμόρφωση σε πολλούς από τους γαλαξίες θα ήταν πολύ λεπτή για να αναγνωρίσει ο υπολογιστής, ο ανθρώπινος εγκέφαλος που αναζητούσε μοτίβο ήταν το εργαλείο ανάλυσης εικόνας που επέλεξαν. Αυτό μπορεί να ακούγεται οικείο - κάτι παρόμοιο γίνεται με τεράστια επιτυχία με ανθρώπους που είναι ερασιτέχνες ταξινομητές γαλαξιών στο Galaxy Zoo.
Όταν ένας γαλαξίας συγχωνεύεται με έναν άλλο γαλαξία, η συγχώνευση παραμορφώνει το σχήμα του με τρόπους που είναι αναγνωρίσιμοι - θα παραμορφώσει έναν κανονικά ομαλό ελλειπτικό γαλαξία εκτός σχήματος και εάν ο γαλαξίας είναι μια σπείρα, τα χέρια φαίνεται να είναι λίγο «ξετυλιγμένα». Εάν συνέβαινε ότι οι γαλαξιακές συγχωνεύσεις είναι η πιο πιθανή αιτία του AGN, τότε αυτοί οι γαλαξίες με ενεργό πυρήνα θα ήταν πιο πιθανό να εμφανίσουν παραμόρφωση από αυτήν την προηγούμενη συγχώνευση.
Η ομάδα πέρασε από αυτήν τη διαδικασία τυφλώματος της μελέτης για να εξαλείψει οποιαδήποτε προκατάληψη που θα έκαναν εκείνοι που βλέπουν τις εικόνες για να ταξινομήσουν το AGN ως πιο παραμορφωμένο. Και οι δύο έχουν ένα αρκετά μεγάλο μέγεθος δείγματος γαλαξιών και αφαιρώντας τυχόν προκατάληψη κατά την ανάλυση των εικόνων, ήλπιζαν να δείξουν οριστικά εάν υπάρχει συσχέτιση μεταξύ AGN και συγχωνεύσεων.
Το αποτέλεσμα? Αυτοί οι γαλαξίες με έναν Ενεργό Γαλαξιακό Πυρήνα δεν παρουσίασαν μεγαλύτερη παραμόρφωση στο σύνολό τους από αυτούς τους γαλαξίες στο δείγμα σύγκρισης. Όπως δηλώνουν οι συγγραφείς στην εφημερίδα, «Οι συγχωνεύσεις και οι αλληλεπιδράσεις που περιλαμβάνουν κεντρικούς υπολογιστές AGN δεν κυριαρχούν και συμβαίνουν όχι συχνότερα από ό, τι για ανενεργούς γαλαξίες».
Αυτό σημαίνει ότι οι αστρονόμοι δεν μπορούν να δείξουν γαλαξιακές συγχωνεύσεις ως τον κύριο λόγο για το AGN. Η μελέτη έδειξε ότι τουλάχιστον το 75% της δημιουργίας AGN - τουλάχιστον μεταξύ των τελευταίων 4-8 δισεκατομμυρίων ετών - πρέπει να προέρχεται από πηγές διαφορετικές από τις γαλαξιακές συγχωνεύσεις. Πιθανώς οι υποψήφιοι για αυτές τις πηγές περιλαμβάνουν: «γαλαξιακή παρενόχληση», εκείνους τους γαλαξίες που δεν συγκρούονται, αλλά έρχονται αρκετά κοντά ώστε να επηρεάζουν τη βαρύτητα μεταξύ τους. την αστάθεια της κεντρικής ράβδου σε έναν γαλαξία · ή τη σύγκρουση γιγαντιαίων μοριακών σύννεφων μέσα στον γαλαξία.
Γνωρίζοντας ότι το AGN δεν προκαλείται σε μεγάλο βαθμό από γαλαξιακές συγχωνεύσεις, θα βοηθήσει τους αστρονόμους να κατανοήσουν καλύτερα τον σχηματισμό και την εξέλιξη των γαλαξιών. Οι ενεργοί πυρήνες στους γαλαξίες που τους φιλοξενούν επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τον γαλαξιακό σχηματισμό. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται «ανατροφοδότηση AGN» και οι μηχανισμοί και τα αποτελέσματα που προκύπτουν από την αλληλεπίδραση μεταξύ της ενέργειας που ρέει από το AGN και του περιβάλλοντος υλικού στο κέντρο ενός γαλαξία εξακολουθεί να είναι ένα καυτό θέμα μελέτης στην αστρονομία.
Οι συγχωνεύσεις στο πιο μακρινό παρελθόν από τα 8 δισεκατομμύρια χρόνια ενδέχεται να συσχετιστούν με το AGN - αυτή η μελέτη αποκλείει μόνο έναν συγκεκριμένο πληθυσμό αυτών των γαλαξιών - και αυτό είναι ένα ερώτημα που η ομάδα σκοπεύει να πραγματοποιήσει στη συνέχεια, εν αναμονή ερευνών από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble και το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb. Η μελέτη τους θα δημοσιευτεί στο τεύχος 10 του Astrophysical Journal και μια προ-εκτυπωμένη έκδοση είναι διαθέσιμη στο Arxiv.
Πηγή: Δελτίο τύπου HST, Max Planck Institute for Astronomy, έγγραφο Arxiv
