Już po roku działalności misja Euclid Europejskiej Agencji Kosmicznej zaczęła odkrywać tajemnicę, dlaczego galaktyki przybierają różne kształty i jak te różne kształty są ze sobą powiązane. Odpowiedź na to pytanie wymaga śledzenia, w jaki sposób galaktyki i ich centralne supermasywne czarne dziury rosną razem w czasie.
Uruchomiony dopiero w lipcu 2023 r., Teleskop kosmiczny Euklidesa wykorzystał swoje niezwykłe pole widzenia do obserwacji oszałamiającej liczby 1,2 miliona galaktyk. Te galaktyczne obiekty zostały skatalogowane w pierwszej publikacji danych sondy, która ukazała się w marcu 2025 r. Szacuje się, że do końca swojej 6-letniej głównej misji Euclid będzie badał dziesiątki milionów galaktyk. Nic więc dziwnego, że astronomowie spodziewają się, że spowoduje to poważne fale w naszym zrozumieniu ewolucji galaktyk.
„Euclid oferuje niespotykane dotąd połączenie ostrości i pokrycia nieba — stworzy mapę całego nieba pozagalaktycznego” – powiedział w oświadczeniu Maximilian Fabricius, naukowiec z Instytutu Fizyki Pozaziemskiej im. Maxa Plancka (MPE). „Po raz pierwszy możemy systematycznie badać, w jaki sposób kształty i centralne struktury galaktyk odnoszą się do historii ich powstawania w prawdziwie kosmicznych skalach”.
Naukowcy są świadomi, że wyraźna morfologia galaktyk, od rozległych spiralnych, takich jak Droga Mleczna, po pozbawione cech charakterystycznych galaktyki eliptyczne, takie jak Messiera 87, wynika z przebiegu ich ewolucji. Dane Euklidesa wykorzystano do stworzenia diagramu „galaktycznego kamertonu”, który pokazuje niebieskie galaktyki tworzące gwiazdy po prawej stronie, poruszające się w lewo w miarę wzrostu i wyczerpywania gazu i pyłu wytwarzającego gwiazdy, łączą się z innymi galaktykami i ostatecznie tworzą rozległe galaktyki eliptyczne.
Galaktyki rosną wraz ze swoimi czarnymi dziurami
Fabricius i współpracownicy rozpoczęli swoje badania od zagłębienia się w dane Euklidesa i zidentyfikowania galaktyk, które wykazują potencjalne „jądra wtórne”. Mają one potencjał łączenia się z istniejącymi jądrami i tworzenia supermasywna czarna dziura dwójkowy. Jest to istotny etap łączenia galaktyk i pomaga określić, w jaki sposób centralne obszary tych galaktyk będą przekształcane podczas tych wydarzeń.
W obu zidentyfikowanych jądrach znajduje się supermasywna czarna dziura o masie milionów, a nawet miliardów mas Słońca, które łączą się w wyniku połączenia galaktyk macierzystych. Te czarne dziury początkowo tworzą układ podwójny, wirując wokół siebie. Kiedy jednak okrążają się nawzajem, układ ten emituje zmarszczki w czasoprzestrzeni zwane „fale grawitacyjne”, które przenoszą moment pędu z układu.
Powoduje to, że czarne dziury spiralnie się łączą, aż zderzają się i łączą, tworząc jeszcze masywniejszą supermasywną czarną dziurę. Oznacza to, że wzrost czarnych dziur w wyniku łączenia się jest nieuniknionym wynikiem łączenia się galaktyk, w wyniku którego powstają ogromne galaktyki eliptyczne. Ale wcześniej następuje stosunkowo krótki okres „podwójnych jąder”.
„Najmasywniejsze czarne dziury znajdują się w centrach gigantycznych galaktyk eliptycznych i uważa się, że rosną głównie w wyniku łączenia się z innymi supermasywnymi czarnymi dziurami” – powiedział Fabricius. „Wykrywając i analizując jądra wtórne, Euclid umożliwia nam zbadanie, w jaki sposób te ogromne czarne dziury nadal rosną – i jak ich wzrost wpływa na galaktyki, w których się znajdują”.
Pierwsza publikacja danych z Euclid obejmuje jedynie około 0,5% zbioru danych, który ostatecznie dostarczy misja, ale teleskop kosmiczny umożliwił już inne formy badań.
Czułość Euklidesa ujawniła już, że najpowszechniejszymi galaktykami w kosmosie nie są galaktyki spiralne, takie jak Droga Mleczna, ale raczej małe i słabe galaktyki karłowate, które były zbyt słabe, aby można je było wcześniej obserwować szczegółowo.
Do tej pory Euclid zidentyfikował 2674 galaktyk karłowatych, z których niektóre zawierają zwarte niebieskie jądra lub gromady kuliste. Ma to znaczenie dla ewolucji galaktyk, ponieważ uważa się, że to właśnie te galaktyki karłowate stanowią elementy składowe większych galaktyk, takich jak Droga Mleczna.
Dzięki Euclidowi nasz pogląd na kamerton galaktyczny zmienia się i staje się znacznie bardziej szczegółowy, co prowadzi do lepszego zrozumienia struktury i ewolucji galaktycznej.
