W dysku galaktyki NGC 4945 astronomowie dostrzegli promienie rentgenowskie zarysowujące gigantyczne obłoki zimnego gazu przemierzające dysk galaktyki. Wszystko wskazuje na to, że ów gaz rozpoczął swoją podróż przez galaktykę około 5 milionów lat temu w wyniku erupcji z otoczenia supermasywnej czarnej dziury znajdującej się w centrum galaktyki.

Naukowcy wskazują, że od lat toczy się w środowisku naukowym debata o ewolucji galaktyk. We wszystkich masywnych galaktykach rozmiarów Drogi Mlecznej naukowcy regularnie znajdują supermasywne czarne dziury. Siłą rzeczy powstaje pytanie o wpływ tych komptaktowych obiektów na galaktykę w porównaniu np. na wpływ wywierany przez procesy gwiazdotwórcze. Badania galaktyk takich jak NGC 4945 pozwala naukowcom opracowywać coraz dokładniejsze modele ewolucji galaktyk tego typu, właśnie pod wpływem aktywności czarnych dziur i procesów gwiazdotwórczych.

Czytaj także: Na pustyni znaleźli planetę. Teraz już wiemy, czemu takich planet nie ma gdzie indziej

Astronomowie byli w stanie dostrzec nietypowe struktury rentgenowskie w pobliskiej galaktyce w danych obserwacyjnych zebranych przez europejski teleskop kosmiczny XMM-Newton oraz amerykańskie kosmiczne obserwatorium rentgenowskie Chandra.

NGC 4945 jest galaktyką aktywną, co oznacza, że charakteryzuje się ona niezwykle jasnym i zmiennym w czasie obszarem centralnym zasilanym przez otoczenie supermasywnej czarnej dziury, która aktywnie pochłania olbrzymie ilości otaczającej ją materii. To właśnie ten proces powoduje losowe zmiany ilości promieniowania emitowanego przez otaczający czarną dziurę dysk akrecyjny.

Nie dość, że NGC 4945 jest galaktyką aktywną, to jednocześnie jest też galaktyką gwiazdotwórczą. Oznacza to dosłownie, że powstaje w niej aktualnie znacznie więcej gwiazd niż w Drodze Mlecznej. Astronomowie szacują, że co roku w galaktyce tej powstają gwiazdy o łącznej masie blisko 18 razy większej od masy Słońca. Większość z tych nowych gwiazd powstaje w samym centrum galaktyki. Zazwyczaj takie okresy wzmożonego powstawania nowych gwiazd trwają przez 10-100 milionów lat, aż do wyczerpania materii, którą można na takie gwiazdy przetworzyć.

W toku obserwacji prowadzonych za pomocą teleskopu kosmicznego XMM-Netwon naukowcy dostrzegli w galaktyce charakterystyczną linię żelaza K-alfa. Linie tego typu pojawiają się, gdy promieniowanie rentgeowskie z dysku otaczającego czarną dziurę uderza w obłoki zimnego gazu w innych częściach galaktyki. Linie tego typu powszechnie obserwuje się w wielu innych galaktykach aktywnych. Teraz jednak, po raz pierwszy naukowcy dostrzegli te linie tak blisko centralnej czarnej dziury.

Za pomocą obserwatorium Chandra, które mapowało już wcześniej żelazo K-alfa w innych galaktykach, naukowcy byli w stanie zbadać inne źródła promieniowania rentgenowskiego w obłoku i ustalić, że w przypadku NGC 4945 musi ono pochodzić z bezpośredniego otoczenia czarnej dziury. Co więcej, badacze ustalili, że w przypadku tej galaktyki linia ta rozciąga się tak daleko od jej centrum, że do zrozumienia sytuacji niezbędne było wykorzystanie szerokiego pola widzenia satelity XMM-Newton.

Czytaj także: Czarna dziura z początków wszechświata zdradza swoją tajemnicę. Wiemy już jak powstała

Tak się szczęśliwie składa, że z naszego miejsca w przestrzeni kosmicznej, galaktyka NGC 4945 widoczna jest od strony krawędzi. Dzięki temu naukowcy mogli zbadać jak rozkłada się linia żelaza K-alfa zarówno wzdłuż dysku galaktyki, jak i nad jej płaszczyzną. Okazało się, że owe parametry odpowiednio wynoszą 32 000 i 16 000 lat świetlnych. To o cały rząd wielkości więcej niż w innych wcześniej obserwowanych galaktykach.

Można zatem spytać o pochodzenie zimnego gazu tak daleko od centrum galaktyki. Badacze podejrzewają, że jest on pozostałością po silnym strumieniu cząstek, który został wyrzucony z otoczenia supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki 5 milionów lat temu. W przeciwieństwie do typowej sytuacji wszystko wskazuje na to, że w tym przypadku dżet był skierowany w płaszczyźnie galaktyki, a nie prostopadle do niej. W efekcie zimny gaz został rozwiany po całej galaktyce. To najprawdopodobniej sprowokowało obecnie trwający proces intensywnego powstawania gwiazd.

W ten sposób zatem supermasywna czarna dziura w centrum galaktyki istotnie wpłynęła na jej morfologię, ewolucję i liczbę gwiazd. Warto jednak pamiętać, że promieniowanie rentgenowskie z dysku, które uderza w zimny gaz, może go także rozpraszać, hamując z czasem procesy gwiazdotwórcze. Naukowcy planują w najbliższym czasie zająć się modelowaniem procesów zachodzących wokół czarnej dziury, które byłyby w stanie zahamować trwające tam obecnie procesy powstawania nowych gwiazd.