Valóságos időkapszula az NGC 5972 rádiógalaxis

Ahogy ezek befogják a körülöttük lévő anyagot, hatalmas mennyiségű energiát bocsátanak ki sugárzás, csillagszél és relativisztikus plazmanyalábok (jetek) formájában, amelyek nemcsak az aktív galaxismagot táplálják, de hatással vannak magára a galaxisra is. A visszacsatolásnak nevezett folyamat képes irányítani a csillagkeletkezést és a csillagközi gáz összetételét, így rendkívül fontos szerepe van a galaxisok kialakulásában és fejlődésében.

Az aktív galaxismagok számos megnyilvánulása közül a „rádióhangos” galaxisok a legalkalmasabb laboratóriumok a visszacsatolás vizsgálatához. Nemcsak jellegzetes OIII (kétszeresen ionizált oxigén) emissziós vonalaik miatt, de azért is, mert erőteljes, rádiótartományban sugárzó gáznyúlványokat is kibocsátanak, amelyek messze túlnyúlnak a galaxis szerkezetén, és jetek jelenlétére utalnak.

1. ábra: Az NGC 5972-ről készült Hubble-felvételen látható hurokszerű zöld struktúra a galaxis múltjának egy aktívabb szakaszáról árulkodik. Forrás: NASA, ESA, and W. Keel (University of Alabama, Tuscaloosa), https://science.nasa.gov/asset/hubble/ngc-5972/

A Voorwerp galaxisok, amelyeket egy lelkes tanár, a holland Hanny van Arkel fedezett fel, különleges kategóriát képviselnek a rádiógalaxisok között. Az emissziós vonalaik alapján esélyes, hogy aktív galaxismagok működnek bennük. Ezenkívül érdekes ionizált gázfelhőket találtak bennük, amelyek plazmanyalábokból származhatnak. Az alábbi ábrán a Voorwerp galaxisok néhány példáját látjuk. Ezek vizsgálata fényt deríthet arra, hogyan léphetnek kölcsönhatásba a jetek a csillagközi közeggel, amely az aktív galaxismagok visszacsatolásának egyik fontos szereplője.

2. ábra: Néhány példa a Voorwerp galaxisokra. Balra a Hanny’s Voorwerp (Hanny objektuma), középen az NGC 5972, jobbra pedig a Teáscsésze-kvazár látható. Forrás: NASA, ESA, W. Keel (University of Alabama), és a Galaxy Zoo Team; NASA, ESA, W. Keel (University of Alabama, Tuscaloosa); NASA, ESA, W. Keel (University of Alabama, Tuscaloosa)]

Arshi Ali (Savitribai Phule Pune University) és munkatársai a The Astrophysical Journal című lapban közzétett cikkükben az egyik Voorwerp galaxis, az NGC 5972 fizikai és kinematikai tulajdonságaival foglalkoznak. Ez a csillagváros az ionizált gáz bizarr, spirális szerkezete, amely az aktív galaxismagok eseménydús történetére utaló jelek miatt is izgalmas. Lehet, hogy a jet-visszacsatolás játszott jelentős szerepet ennek a galaxisnak a fejlődésében?

Relativisztikus jetek az NGC 5972-ben

A galaxisban lévő csillagközi anyag vizsgálatához a kutatók több különböző műszer adatait használták fel. Az Európai Déli Obszervatórium Nagyon Nagy Távcsöve (VLT), a Giant Metrewave rádióteleszkóp (GMRT) és a VLA rádiótávcső-hálózat adatai alapján létrehozták az ionizált gáz emissziós térképét, aminek segítségével nyomon követhették a gáz és a jetek struktúráit és mozgását. Az adatkészletek együttese átfogó, több hullámhosszú képet nyújt arról, hogy a rádiójet miképpen alakította a környező csillagközi anyagot. Az NGC 5972 térképei lenyűgöző spirálszerkezetet tárnak fel, amely az aktív galaxismag tevékenységének eredménye lehet.

3. ábra: Az NGC 5972 jelű galaxis rádiósugárzásának térképe a kiterjedt spirálszerkezetbe rendeződött ionizált gázt tárja fel, ahol a belső sugárnyalábok a külső lebenyekhez kapcsolódnak. Ez arra utal, hogy a galaxis különös formáját az aktív galaxismag jetjei formálhatták. Forrás: VLA (felső), GMRT (alsó), Ali et al. 2025)

Amikor a kutatók megvizsgálták a kiterjedt emissziós régiót (extended emission-line region, EELR), azt találták, hogy a sebességprofilok szorosan illeszkednek ahhoz az irányhoz, amerre egy rádiójetet keresnénk. A jet térségében mért megnövekedett sebességek valószínűleg a visszacsatolás miatt kiáramló gáznak köszönhetőek. A jet energiája képes lehetett ilyen sebességek mellett kiáramlást generálni.

4. ábra: Az NGC 5972 OIII emissziós vonalainak térképe. A sebességek a plazmanyaláb tengelyéhez igazodnak, ami azt jelzi, hogy az aktív galaxismag visszacsatolása jetekkel és kiáramlásokkal hatott a gázra. Forrás: Ali et al. 2025

Az ionizált gáz struktúrája és mozgása tehát utalhat a visszacsatolásra. A csillagászok ezután igyekeztek megtudni, hogy pontosan mi ionizálja a gázt. A különböző emissziós vonalak arányát összehasonlítva megtudhatjuk, hogy a galaxis gázanyagát az aktív galaxismag, a csillagok vagy más folyamatok sugárzása ionizálta-e. Az elemzés eredményeit a következő grafikonon láthatjuk:

5. ábra: A baloldali panelen az NGC 5972 gázanyagának ionizáló forrásait látjuk. Míg a plazmasugár mentén lévő gázt az aktív galaxismag ionizálja (narancssárga), a rá merőleges területen lévőt lökéshullámok (kék). A jethez közeli régiókban a gáz jóval turbulensebb is, ahogy azt a jobboldali panelen látjuk. Forrás: Ali et al. 2025

Az NGC 5972 esetében a rádiójetet főként az aktív galaxismag sugárzása ionizálja. A plazmasugárra merőleges térrészekben lévő gáz azonban más nyomokat mutat: ezt inkább lökéshullámok ionizálják, nem az erős sugárzás. A lökéshullám térségében a gáz turbulensebb is. Ez arra utal, hogy a rádiójet nem egyszerűen az aktív galaxismag mellékterméke, hanem lökések révén aktívan zavarja és fel is melegíti a környező gázt. A sugárnyaláb által keltett lökések betekintést nyújtanak abba, hogy a szupernagy tömegű fekete lyukak hogyan lépnek kölcsönhatásba a csillagközi közeggel.

Összeáll az NGC 5972 története

Az eredmények arra utalnak, hogy a sugárnyaláb által keltett visszacsatolás fontos szerepet játszik az NGC 5972 kiterjedt emissziós régiójának formálásában. A rádiójet és a környező gáz kölcsönhatása nemcsak az ionizációt tartja fenn, de hatással van a gáz szerkezetére is. A pontos hatásmechanizmus megismeréséhez létfontosságúak lesznek a jövőbeni, nagy felbontású rádiócsillagászati megfigyelések.

6. ábra: Az NGC 5972-ben zajló különböző mechanizmusok sematikus ábrája. A feliratok jelentése: Perpendicular shock region – Merőleges lökéshullám-régió, AGN – Aktív galaxismag, Jet axis – A sugárnyaláb tengelye, Radio emission – Rádiósugárzás, Double - heli shaped (OIII) emission – Dupla, spirál alakú OIII emisszió, Outflow – Kiáramlás, Cocoon – Kilövellés-burok, Host galaxy – Gazdagalaxis. Forrás: Ali et al. 2025

Az NGC 5972 több egy bizarr kinézetű galaxisnál: valóságos időkapszula, ami erőteljes, hatalmas fekete lyuk emlékét őrzi, és arról mesél, hogy annak energiája hogyan formálja azóta is a galaxisát.

Forrás: https://aasnova.org/2025/07/18/written-in-the-gas-jet-feedback-in-a-voorwerp-galaxy/

Az eredményekről beszámoló szakcikk: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adc38d/pdf

Szerző: Ujhelyi Borbála, Kutatási asszisztens
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet