การค้นพบนี้สามารถให้ความกระจ่างว่ากาแล็กซีและหลุมดำเติบโตขึ้นมาด้วยกันได้อย่างไร นักวิทยาศาสตร์พบเห็นลมจากหลุมดำมวลมหาศาลที่พัดผ่านในระยะทางที่ไกลกว่าที่เคยเป็นมา
นักดาราศาสตร์ Mark Lacy และเพื่อนร่วมงานใช้ Atacama Large Millimeter Array ในชิลีเพื่อสังเกตแสงแรกของจักรวาล และพบหลักฐานของลมกระโชกแรงที่ไหลมาจากหลุมดำชนิดหนึ่งที่เรียกว่าควาซาร์ ลมแผ่ขยายออกไปประมาณ 228,000 ปีแสงจากกาแลคซีที่ล้อมรอบควาซาร์ ก่อนหน้านี้ นักดาราศาสตร์เคยเห็นสัญญาณของลมเหล่านี้เพียง 3,000 ปีแสงจากดาราจักรของพวกมัน
ผลที่ได้ซึ่งเผยแพร่เมื่อวันที่ 12 พฤศจิกายนที่ arXiv.org สามารถช่วยไขข้อสงสัยว่าหลุมดำสามารถเติบโตไปพร้อมกับดาราจักรของพวกมันได้อย่างไร หรือปิดกาแล็กซีให้ดี
หลุมดำเป็นที่รู้จักกันดีที่สุดในการกลืนทุกสิ่งที่เบี่ยงเบนไปใกล้เกินไปด้วยแรงโน้มถ่วง
หลุมดำมวลมหาศาลยังสามารถส่งวัสดุไปในทิศทางตรงกันข้าม ขับแก๊สที่มีประจุและพลาสมาอย่างทรงพลังออกจากกาแลคซีที่เป็นโฮสต์
หลุมดำเหล่านี้ตกเป็นเหยื่อของความสำเร็จของตัวเอง โดยดึงเอาวัสดุเข้ามามากกว่าที่พวกมันจะกินได้ในคราวเดียว วัสดุส่วนเกินล้อมรอบหลุมดำในจานหมุนที่แน่น ซึ่งแรงเสียดทานทำให้ร้อนถึงหลายร้อยล้านองศาเซลเซียส หลุมดำบวกจานสว่างนั้นเป็นควาซาร์
ความร้อนทั้งหมดนั้น บวกกับความช่วยเหลือจากสนามแม่เหล็กทำให้เกิดลมกระโชกแรงที่พัดพาก๊าซและพลาสมาออกไป ( SN Online: 3/6/17 ) Lacy จากหอดูดาวดาราศาสตร์วิทยุแห่งชาติในเมืองชาร์ลอตส์วิลล์ รัฐเวอร์จิเนีย กล่าวว่า “หลุมดำไม่สามารถกลืนสิ่งเหล่านั้นได้ทั้งหมด” “มันต้องระเบิดมันออกไปบางส่วน”
การวัดขอบเขตและพลังงานของลมดังกล่าวสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทราบว่าสสารที่หลุมดำพ่นออกมาอาจส่งผลต่อวิธีที่ดาราจักรเติบโตและวิวัฒนาการได้อย่างไร ถ้าลมพัดจากดาราจักรไปไม่ไกลพอ เช่น สสารในลมกระโชกอาจตกลงสู่ดาราจักรและถูกนำกลับมาใช้ใหม่เป็นดาวดวงใหม่ หรือจะปลิวกลับออกมาอีกครั้ง ( SN: 7/21/18, p . 16 ).
แต่ถ้าลมของหลุมดำมีพลังมากเกินไป ก็สามารถขโมยก๊าซที่ก่อตัวดาวของดาราจักรทั้งหมดและปิดดาราจักรลงได้ นั่นสามารถอธิบายได้ว่าทำไมจึงดูเหมือนว่าจะมีการจำกัดมวลของกาแลคซี: ส่วนใหญ่มีค่ามวลของดาวฤกษ์น้อยกว่า 10 ล้านล้านเท่าของดวงอาทิตย์ การคำนวณตามทฤษฎีแนะนำว่าหากหลุมดำสามารถพัดพาพลังงานทั้งหมด 1 หรือ 2 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานทั้งหมดของควาซาร์ในลมออกไปได้ นั่นก็เพียงพอแล้วที่จะทำให้ดาราจักรปิดตัวลง และนั่นอาจเกิดขึ้นเมื่อกาแลคซี่มีน้ำหนักประมาณ 10 ล้านล้านดวงอาทิตย์
อย่างไรก็ตาม หากต้องการทราบว่าเหตุการณ์นั้นเกิดขึ้นจริงหรือไม่
นักดาราศาสตร์จำเป็นต้องรู้ว่าลมของหลุมดำจริงสามารถไปถึงได้ไกลแค่ไหนและมีพลังงานไปเท่าใด
เลซีและเพื่อนร่วมงานได้สำรวจควาซาร์ที่เรียกว่า HE 0515-4414 ห่างจากโลกประมาณ 268 ล้านปีแสง เพื่อดูว่าก๊าซร้อนจากลมพัดโฟตอนออกจากพื้นหลังไมโครเวฟในจักรวาลซึ่งเป็นแสงที่เก่าแก่ที่สุดในจักรวาลอย่างไร ( SN Online: 7/24/18 ). “มันเกือบจะเหมือนลมพัดเงา” เลซี่กล่าว “คุณเห็นรูนี้ในพื้นหลังไมโครเวฟ”
ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเอฟเฟกต์ Sunyaev-Zeldovich นักดาราศาสตร์คนอื่นทำนายในปี 2542ว่าผลกระทบนี้สามารถนำไปใช้วัดพลังงานและขอบเขตของลมเหล่านี้ได้ แต่ ALMA เป็นกล้องโทรทรรศน์ตัวแรกที่ไวพอที่จะตรวจจับผลกระทบได้
นอกจากการติดตามว่าลมพัด HE 0515-4414 ไปไกลแค่ไหนแล้ว ทีมงานยังวัดพลังงานลมกระโชกด้วย มันน้อยกว่าที่คาดไว้มาก ประมาณ 0.01 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานทั้งหมดของควาซาร์ ไม่มีอะไรใกล้พอที่จะอธิบายขีดจำกัดมวลดาราจักร
“นั่นไม่ได้หมายความว่าทฤษฎีนั้นตายไปแล้ว” เลซีกล่าว การสังเกตของ ALMA ชี้ให้เห็นว่า แทนที่จะพัดอย่างต่อเนื่อง ลมพัดฟองอากาศขนาดใหญ่ที่มีอายุยืนยาวของวัสดุที่สามารถอยู่ได้นานหลายล้านปี นานกว่าที่ควาซาร์ส่วนใหญ่ทำงานอยู่ ฟองนั้นสามารถกันวัตถุที่ก่อตัวดาวออกจากดาราจักรอย่างไม่มีกำหนด ซึ่งทำให้ดาราจักรปิดตัวลง แม้จะไม่มีหลุมดำที่กำลังเป่าอย่างแข็งขัน
นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Priyamvada Natarajan จากมหาวิทยาลัยเยล ผู้เขียนรายงานในปี 1999 คาดการณ์วิธีการสังเกตนี้ในฐานะนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่สถาบันดาราศาสตร์ที่ มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์.
“ฉันตื่นเต้นมาก” เธอกล่าว “นี่เป็นการตรวจจับครั้งแรกที่เราสามารถวัดได้ว่าพลังงานจลน์ถูกส่งไปยังสิ่งแวดล้อมของกาแลคซีมากแค่ไหน” แต่เธอเตือนว่าการศึกษาใหม่มุ่งเน้นไปที่วัตถุเพียงชิ้นเดียว นักดาราศาสตร์จะต้องค้นหาลมของควาซาร์เพิ่มเติมก่อนที่จะสรุปว่าหลุมดำส่งผลต่อกาแลคซีของพวกมันโดยทั่วไปอย่างไร
