Co se stane, když se galaxie srazí? No, pokud tu budou nějací lidé za miliardu let, mohli by to zjistit. Tehdy se má naše galaxie Mléčná dráha srazit s naší sousedkou galaxií Andromeda. Ta událost bude epická, titánská kolize. Supermasivní černé díry ve středu obou galaxií si pochutnají na novém materiálu a budou jasně vzplanout, protože srážka přinese více plynu a prachu na dosah jejich ohromné gravitační síly. Tam, kde se obrovské obří hvězdy navzájem srážejí, osvětlují oblohu a všude rozprašují smrtící záření. Že jo?
Možná ne. Ve skutečnosti nemusí být vůbec žádné hodování a není na něm nic titánského.
Myšlenka dvou galaxií, které se srazí v epickém katastrofálním požáru, je spíše sci-fi než věda. Mezi hvězdami je tolik prostoru, že je nepravděpodobné, že by se dvě hvězdy kdy dotkly, i když se setkají galaxie jako Mléčná dráha a Andromeda, každá se svými stovkami miliard hvězd. Bylo by mnoho gravitačních podvodů. Ale žádné výbuchy.
Astronomové to už nějakou dobu vědí. Ale jedna část pyrotechnického způsobu nahlížení na slučování galaxií přetrvávala. To je myšlenka, že černá díra ve středu každé galaxie vzplane aktivitou, když se díky srážce dostane na dosah nový plyn a prach.
Toto je Centaurus A – nejbližší galaxie s aktivním galaktickým jádrem (AGN) – vzdálená pouhých 10–16 milionů světelných let. Když černá díra vzplane s novou aktivitou, nazývá se AGN. Kredit obrázku:
Nový výzkumný dopis říká, že ani to se nemusí stát. Výzkum říká, že ve skutečnosti se může stát opak: černé díry mohou skutečně hladovět.
Výzkumný dopis má název „ Zničení centrálního zásobníku plynu černé díry čelními srážkami galaxií .“ Hlavním autorem je Yohei Miki, vědecký pracovník na University of Toky. Studie je publikována v časopise Nature Astronomy.
Studie je z velké části založena na simulacích. Soustředí se na myšlenku galaktického zásobníku plynu a galaktických jader.
Galaktické jádro je centrální oblastí galaxie, kde přebývá černá díra. Černé díry podnikají v jádrech a přibývají plyn a prach. Tento plyn se při rotaci kolem černé díry zahřívá, a když dojde k dostatečnému nahromadění plynu, zahřátý materiál se stane vysoce svítivým. Když k tomu dojde, nazývá se to an aktivní galaktické jádro (AGN).
Nový výzkum ukazuje, že při srážce dvou galaxií se černým dírám stane něco neočekávaného. Ale jen při určitých typech kolizí.
Existují různé způsoby, jak se mohou galaxie srazit. Malá galaxie může procházet malou částí mnohem větší galaxie a hvězdy z obou galaxií si mohou vyměnit místa. Někteří z menší galaxie mohou nakonec zůstat ve větší galaxii, nebo se někteří z větší galaxie mohou připojit k menší. Některé hvězdy mohou být vyvrženy a vyslány do mezigalaktického prostoru jako darebné hvězdy.
Pak jsou tu čelní srážky. V tomto scénáři je menší galaxie roztrhána na kusy silnými gravitačními silami větší galaxie. Během těchto čelních srážek se podle týmu výzkumníků může v galaktických jádrech stát něco velmi neobvyklého.
„V srdci většiny galaxií leží masivní černá díra nebo MBH,“ řekl hlavní autor Yohei Miki tisková zpráva . „Dokud astronomové zkoumali galaktické srážky, předpokládalo se, že srážka vždy poskytne palivo pro MBH ve formě hmoty v jádře. A že by toto palivo živilo MBH, což by výrazně zvýšilo jeho aktivitu, kterou bychom viděli mimo jiné jako ultrafialové a rentgenové světlo. Nyní však máme dobrý důvod se domnívat, že tento sled událostí není nevyhnutelný a že ve skutečnosti může být někdy pravdou pravý opak.“
Srážky galaxií by tedy mohly černé díry vyhladovět, než aby poskytovaly potravu pro černé díry.
Centrální oblast spirální galaxie M77. Hubbleův vesmírný dalekohled NASA/ESA zobrazil rozložení hvězd. ALMA odhalila distribuci plynu v samém středu galaxie. ALMA zobrazila strukturu podobnou podkově o poloměru 700 světelných let a centrální kompaktní komponentu o poloměru 20 světelných let. Ten druhý je plynný torus kolem AGN. Poděkování za snímek: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Imanishi et al., Hubbleův vesmírný teleskop NASA/ESA a A. van der Hoeven
Výzkumný tým dospěl k tomuto závěru poté, co provedl simulace galaktických kolizí na superpočítačích na dvojici univerzit v Japonsku. Jejich simulace ukázaly, že v některých případech může menší galaxie odtrhnout zásobník plynu ve tvaru torusu větší galaxie. Takže místo toho, aby větší černá díra shromažďovala materiál z větší galaxie a vzplanula jako AGN, větší černá díra by zaznamenala pokles své aktivity.
'Vypočítali jsme dynamický vývoj plynné hmoty, která obklopuje MBH ve tvaru torusu nebo koblihy,' řekl Miki. 'Pokud by přicházející galaxie urychlila tento torus nad určitou prahovou hodnotu určenou vlastnostmi MBH, pak by se hmota vyvrhla a MBH by vyhladověla.' Tyto události mohou trvat v oblasti milionu let, i když si stále nejsme jisti, jak dlouho může potlačení aktivity MBH trvat.
Vizualizace dynamického modelu simulující dva různé scénáře. Horní řádek ukazuje kolizi snižující hlavní aktivitu, spodní řádek ukazuje kolizi, která ji zvyšuje. © 2021 Miki a kol.
Výzkumníci poukazují na to, že scénář hladovění černých děr je použitelný pouze pro některé scénáře, konkrétně centrální srážky. 'Důležitým bodem, který je třeba zdůraznit, je, že toto otevírají pouze centrální srážky galaxií.'
nový kanál pro potlačení centrálního zásobování MBH,“ píší. 'Předpokládá se, že srážky/setkání daleko od středu občas zesílí aktivitu AGN, která spouští toky plynu do centrálního MBH prostřednictvím přenosu momentu hybnosti.'
Srážky galaxií přitahují stále více pozornosti astronomů. Naše vlastní Mléčná dráha pohltila několik menších galaxií, podle výzkumu, a mohla by být v počátečních fázích pohlcování Velkého a Malého Magellanova mračna, počínaje jejich svatozáře plynu .
Galaxie Andromeda také vykazuje důkazy o srážkách s jinými galaxiemi. Má proud přílivových hvězdných trosek zvaných obří jižní proud (GSS) ve svém hvězdném halu. Astronomové říkají, že proud trosek je výsledkem sloučení v minulosti.
Proudy hvězd na okrajích galaxie v Andromedě svědčí o srážce mezi Andromedou a trpasličí galaxií, která se pravděpodobně odehrála asi před 700 miliony let. Kredit: Alan McConnachie
O srážkách galaxií a černých dírách se lze dozvědět mnohem více. V této studii autoři ponechali mnoho proměnných neprozkoumaných. „Nejistoty a závislosti na různých parametrech kolize (jako je směr pádu, rychlost a pericentrická vzdálenost) nejsou v této práci brány v úvahu,“ píší. Poukazují také na to, že neví, jak dlouho lze potlačit aktivitu černých děr.
Umělcův dojem plynu odtahovaného z galaktického jádra. © 2021 Miki a kol.
To jsou podle autorů otázky do budoucna. „Budoucí studie využívající podrobné simulace s větším výpočetním boxem po delší dobu, včetně přítoku plynu směrem k torusu z galaktického disku, vlastní gravitace torusového plynu a procesů radiačního ochlazování, takovéto procesy sníží.
nejistoty.”