Nowe oblicze galaktyki

Znajdujący się około 13 milionów lat świetlnych od Ziemi (nie ma to jak bliscy sąsiedzi) Centaurus A, zwany inaczej NGC 5128, swoją obecną postać (dla nas to postać obecna, dla niego – historia sprzed 13 milionów lat) zawdzięcza kosmicznej kolizji dwóch galaktyk – dużej eliptycznej i małej spiralnej. Choć doszło do niej około 500 milionów lat temu, cały czas obserwuje się jej efekty; tak naprawdę zderzenie to ciągle trwa. I właśnie dzięki temu jest to jeden z najbardziej spektakularnych obiektów na niebie.

Nie dość bowiem, że dzięki kolizji Centaur A stał się miejscem intensywnych narodzin nowych gwiazd, to super-masywna czarna dziura znajdująca się w jego sercu jest odpowiedzialna za szereg niezwykle ciekawych zjawisk astronomicznych. To aktywne jądro galaktyki jest silnym źródłem promieniowania rentgenowskiego, a materia wyrzucana przez nie w tzw. dżetach osiąga prędkość równą połowie prędkości światła i tworzy z kolei bardzo silną falę radiową. To wszystko czyni z NGC 5128 wyjątkowo wdzięczny obiekt obserwacji – tym wdzięczniejszy, im bogatsze są nasze możliwości obserwacji.

Centaurus A już od chwili swego odkrycia urzekał astronomów. Po raz pierwszy zaobserwował go Australijczyk James Dunlop w 1826 r., a w roku 1834 udało się to również znanemu Brytyjczykowi Johnowi Herschelowi, który po 13 latach przelał na papier zarówno swe obserwacje jak i wrażenia w opisie zaprawdę fascynującym. To zdecydowanie pogłębiło jednocześnie i ciekawość, i frustrację ówczesnego środowiska astronomicznego. Bowiem do połowy XX wieku obserwacje nieba południowego były bardzo utrudnione ze względu na brak wielkich teleskopów optycznych umiejscowionych na południowej półkuli Ziemi. Na północnej gwiazdozbiór Centaura, a w nim Centaurus A, nie wschodzi ponad horyzont. Aby temu zaradzić, w 1962 roku zostało powołane do życia Europejskie Obserwatorium Południowe (European Southern Observatory, ESO) – międzynarodowa organizacja mająca zająć się budową i utrzymaniem obserwatoriów właśnie na półkuli południowej. To do niej należy VLT (Very Large Telescope czyli Bardzo Duży Teleskop), będący tak naprawdę zespołem czterech teleskopów optycznych o średnicy 8,2 m oraz czterech teleskopów ruchomych o średnicy 1,8 m, który wykonywał najlepsze do tej pory zdjęcia NGC 5128.

Ale dzisiaj to Apex (Atacama Pathfinder Experiment) ma swój dzień. Ten potężny teleskop o średnicy 12 metrów znajduje się na płaskowyżu Chajnantor chilijskiej pustyni Atakama, na wysokości 5 tys. m n.p.m. Od 25 września 2005 roku dostarcza informacji na temat galaktyk młodego Wszechświata, dżetów galaktycznych, formowania się protogwiazd – i to zarówno w naszej Galaktyce, jak i w tych bardzo dalekich, a więc mówiących o wczesnej historii Wszechświata. Co więcej, w 2012 roku ESO planuje stworzyć sieć sześćdziesięciu takich teleskopów (ALMA - the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Trudno sobie nawet wyobrazić efekty ich pracy.

Dżety, dyski, obłoki i fale

Niezwykłość otrzymanego obrazu Centaurusa A polega na nałożeniu zdjęć wykonanych w trzech zupełnie różnych długościach fal: radiowych (w zakresie submilimetrowym, czyli między 0,1 a 1 mm), rentgenowskich i widzialnych.

Tworzący dysk akrecyjny Centaura A pył i gaz wirują wokół centralnej czarnej dziury o masie równej przynajmniej 200 milionom mas Słońca i opadają na nią ściągane siłami grawitacji. Część ich energii potencjalnej zamieniana jest na ciepło (nawet do miliona Kelwinów!) wypromieniowywane w postaci fal rentgenowskich, a nagromadzenie i zderzenia zjonizowanych cząstek w pobliżu biegunów pola magnetycznego powoduje gwałtowny wypływ materii plazmowej ku brzegom galaktyki. Ich strumienie to tak zwane dżety. Otrzymane zdjęcia pokazują, że czoła dżetów Centaura A poruszają się z połową prędkości światła, czyli mniej więcej dwa razy szybciej niż w innych radiogalaktykach. Następnie dżety przebijają się przez ośrodek międzygwiazdowy galaktyki - czoło dżetu tworzy falę uderzeniową, natomiast zaburzona materia i materia dżetu częściowo rozpływa się tworząc obłok radiowy znacznie wykraczający poza obserwowaną w świetle widzialnym strukturę galaktyki.

Obłoki te udało się sfotografować dzięki zamontowanemu na Apexie i pracującemu w paśmie submilimetrowym instrumentowi zwanemu Laboca (Large APEX Bolometer Camera). Na zdjęciuwidać je na pomarańczowo, podobnie jak poświatę gorącego centralnego dysku pyłowego. Z kolei fotografia w zakresie fal rentgenowskich na Ziemi jest niemożliwa, ponieważ są one pochłaniane przez atmosferę, dlatego teleskopy pracujące w zakresie fal rentgenowskich wynosi się na orbitę. Obrazy dostarczone przez jeden z takich teleskopów – Chandrę – przedstawione są na niebiesko; szczególnie dobrze widoczna jest fala uderzeniowa (na prawo i w dół). Reszta, w zasadzie w rzeczywistych kolorach, to zakres światła widzialnego otrzymany dzięki instrumentowi Wide Field Imager (WFI) teleskopu Max Planck Gesellschaft (MPG) o średnicy 2,2 m (należący, oczywiście, do ESO).