Odkryto gigantyczne dżety czarnej dziury - największe kiedykolwiek zaobserwowane

Astronomowie odkryli największy dotychczas zaobserwowany układ dżetów czarnej dziury, rozciągający się na odległość 23 milionów lat świetlnych. To równowartość ustawienia 140 galaktyk Drogi Mlecznej jedna za drugą.

Układ ten, nazwany Porfirion na cześć greckiego giganta, pochodzi z epoki, gdy nasz Wszechświat miał zaledwie 6,3 miliarda lat, czyli mniej niż połowę swojego obecnego wieku wynoszącego 13,8 miliarda lat. Te potężne wyrzuty - o łącznej mocy równoważnej bilionom Słońc - wystrzelają z góry i z dołu supermasywnej czarnej dziury w sercu odległej galaktyki.

Image

Przed odkryciem Porfiriona, największym potwierdzonym układem dżetów był Alkioneus, również nazwany na cześć greckiego giganta. Alkioneus, odkryty w 2022 roku przez ten sam zespół, który znalazł Porfiriona, rozciąga się na odległość równą około 100 Dróg Mlecznych. Dla porównania, dobrze znany układ głównych dżetów Centaura A, najbliższy taki układ na Ziemi, rozciąga się na odległość 10 Dróg Mlecznych.

Najnowsze odkrycie sugeruje, że te gigantyczne układy dżetów mogły mieć większy wpływ na formowanie się galaktyk we wczesnym Wszechświecie, niż sądzono dotychczas. Porfirion istniał w epoce, gdy włókniste struktury łączące i zasilające galaktyki, zwane siecią kosmiczną, były bliżej siebie niż obecnie. Oznacza to, że ogromne dżety, takie jak Porfirion, docierały do większej części tej sieci w porównaniu z dżetami w obecnym Wszechświecie.

"Astronomowie wierzą, że galaktyki i ich centralne czarne dziury współewoluują, a jednym z kluczowych aspektów tego procesu jest to, że dżety mogą rozprzestrzeniać ogromne ilości energii, wpływając na wzrost ich macierzystych galaktyk i innych galaktyk w ich pobliżu" - mówi współautor George Djorgovski, profesor astronomii i nauki o danych w Caltech. "To odkrycie pokazuje, że ich wpływ może sięgać znacznie dalej, niż sądziliśmy".

Odkrycie Porfiriona to tylko wierzchołek góry lodowej. Badania przeprowadzone przy użyciu europejskiego teleskopu radiowego LOFAR (LOw Frequency ARray) ujawniły ponad 10 000 takich gigantycznych układów dżetów. Wcześniej sądzono, że tego typu obiekty są rzadkie i przeciętnie mniejsze niż tysiące systemów odkrytych przez LOFAR.

"Gigantyczne dżety były znane przed rozpoczęciem naszej kampanii, ale nie mieliśmy pojęcia, że okaże się ich tak wiele" - mówi Martin Hardcastle, drugi autor badania i profesor astrofizyki na Uniwersytecie w Hertfordshire w Anglii. "Zwykle, gdy uzyskujemy nowe możliwości obserwacyjne, takie jak połączenie szerokiego pola widzenia i bardzo wysokiej czułości LOFAR-a na rozległe struktury, odkrywamy coś nowego, ale i tak było to bardzo ekscytujące, aby zobaczyć tyle tych obiektów".

Odkrycie Porfiriona sugeruje, że mogą istnieć tysiące jeszcze nieodkrytych gigantycznych układów dżetów, ponieważ badania LOFAR objęły zaledwie 15% nieba. Większość z nich może być trudna do wykrycia, więc naukowcy sądzą, że to dopiero początek odkryć.

Image

Kluczowe pozostaje pytanie, w jaki sposób te megastruktury mogą rozciągać się tak daleko poza swoje macierzyste galaktyki bez destabilizacji. Naukowcy podejrzewają, że kluczem jest wyjątkowo długotrwałe i stabilne akrecjonowanie materii wokół centralnej, supermasywnej czarnej dziury, które pozwala na aktywność dżetów przez około miliard lat.

Kolejnym krokiem będzie lepsze zrozumienie, w jaki sposób te megastruktury wpływają na swoje otoczenie. Dżety rozprzestrzeniają kosmiczne promienie, ciepło, ciężkie atomy i pola magnetyczne w przestrzeni między galaktykami. Naukowcy są szczególnie zainteresowani tym, w jakim stopniu gigantyczne dżety rozprzestrzeniają magnetyzm, ponieważ ma on kluczowe znaczenie dla powstawania życia.