Natukoy ng mga Astronomong Indian ang Unang Galaksiyang Radyo na may Apat na Siklo ng Aktibidad ng Black Hole

Apat na henerasyon ng jet sa isang napakalawak na galaksiya

Napanatili ng isang galaksiyang may habang humigit-kumulang 4.2 milyong light-year ang ebidensiya ng apat na magkakahiwalay na yugto ng aktibidad sa paligid ng supermassive black hole nito sa gitna. Dahil dito, nagkaroon ang mga astronomo ng di-pangkaraniwang mahabang tala ng isang makinang kosmiko na humihinto at muling nagsisimula.

Natukoy ng mga mananaliksik mula sa Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Pune at National Centre for Radio Astrophysics (NCRA-TIFR) ang apat na pares ng matingkad na tampok sa radyo sa galaksiyang hugis-S na J023721.13-010528.5. Iniuugnay ang bawat pares sa magkakaibang henerasyon ng mga jet, makapangyarihang daloy ng masisiglang partikulong itinutulak palabas mula sa rehiyon sa paligid ng black hole.

Inilarawan ito ng pangkat bilang unang kilalang galaksiyang radyo na nagpapakita ng ebidensiya ng apat na gayong yugto. Sa sampu-sampung libong galaksiyang radyo na napag-aralan ng mga astronomo, karamihan ay nagpapakita ng isang pangunahing panahon ng aktibidad ng jet. Anim lamang ang naunang natukoy na may ebidensiya ng tatlong yugto.

Pinamunuan ang pag-aaral ni Pavan Khadekar, isang mag-aaral ng PhD sa IISER Pune, sa gabay nina Dharam Vir Lal ng NCRA-TIFR at Ramana Athreya ng IISER Pune. Iniulat na nailathala ang mga natuklasan sa The Astrophysical Journal noong Oktubre 21, 2026.

Ano ang ibig sabihin ng siklo ng aktibidad ng black hole?

Maaaring magkaroon ang isang supermassive black hole ng masang milyon-milyon o bilyun-bilyong ulit ng masa ng Araw. Maaaring bumuo ng mainit at umiikot na daloy ang materyal na naiipon sa paligid nito. Ang ilan sa enerhiyang inilalabas sa nakapaligid na rehiyong ito ay maaaring magpaandar sa mga jet na umaabot nang malayo sa nakikitang katawan ng kinabibilangang galaksiya.

Tinatawag ng mga astronomo na galaksiyang radyo ang isang galaksiya kapag maliwanag sa mga wavelength ng radyo ang mga estrukturang kaugnay ng aktibidad na ito. Natutukoy ng mga teleskopyong pangradyo ang radyasyong iyon at naibubunyag ang mga tampok na maaaring hindi makita sa karaniwang litratong kinunan sa nakikitang liwanag.

Maaaring manatiling aktibo ang mga jet sa loob ng milyun-milyong taon bago unti-unting maglaho. Kapag muling nagsimula ang aktibidad, maaari itong maglunsad ng bagong pares habang natutukoy pa sa mas malalayong bahagi ang mga mas lumang estruktura. Kaya maaaring manatili sa isang galaksiya ang ilang henerasyon ng aktibidad nang sabay-sabay, tulad ng sunod-sunod na bakas sa isang tanawin na nag-iingat ng mga pangyayari mula sa magkakaibang panahon.

Para sa J023721.13-010528.5, ang pangunahing natuklasan ay ang pagkakaroon ng apat na henerasyon sa iisang sistema. Nananatili sa puwesto ang black hole sa mga yugtong ito; ang nagbabago ay ang aktibidad na kaugnay ng materyal sa paligid nito at ng mga jet na pinapagana nito.

Paano binuo muli ng pangkat ang kasaysayan ng galaksiya

Pinagsama nina Khadekar at ng kanyang mga kasamahan ang mga obserbasyon mula sa Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) ng India, Very Large Array sa Estados Unidos, at MeerKAT telescope ng South Africa. Dahil sa pinagsamang mga obserbasyong ito, nasuri ng pangkat ang malawak na estrukturang pangradyo ng galaksiya at naihiwalay ang mga tampok na kaugnay ng magkakaibang yugto.

Ang mahalagang ebidensiya ay ang apat na pares ng hotspot. Ang hotspot ay isang maliwanag na rehiyong kaugnay ng jet, kadalasan ay kung saan inililipat ng mabilis na daloy ang enerhiya nito sa nakapaligid na materyal. Tinutulungan ng mga rehiyong ito ang mga astronomo na matunton kung paano naglakbay ang jet at nakipag-ugnayan sa kapaligiran nito.

Ang apat na pares ay nangangahulugang may walong maliwanag na rehiyong nakaayos sa apat na magkakaugnay na pangkat. Mahalaga ang pagpapares dahil karaniwang lumalabas ang mga jet mula sa gitnang rehiyon patungo sa magkasalungat na direksiyon. Itinuring ng mga mananaliksik ang apat na pangkat bilang ebidensiya ng magkakahiwalay na henerasyon, sa halip na iisang tuluy-tuloy na yugto.

Noong una ay hindi kumbinsido si Athreya na umabot na sa ikaapat na yugto ng aktibidad ang galaksiya, sa kabila ng paggigiit ni Lal. Ayon sa kanya, kinailangan ng panahon upang makakuha ng kapani-paniwalang ebidensiya. Naging mahalaga sa natuklasan ang masusing pagsusuring ito: kinailangan ng pangkat na patunayan kung paano nagkakaugnay ang mga naobserbahang estruktura upang matukoy ang ikaapat na henerasyon.

Kasaysayang sinusukat sa milyun-milyong taon

Tinatayang nasa anim na milyon hanggang 21 milyong taon ang mga edad na iniuugnay sa mga henerasyon ng hotspot. Tinataya rin ng mga mananaliksik na nagsimula ang pinakahuling yugto ng aktibidad ilang milyong taon na ang nakalilipas. Inilalarawan ng mga pagtatantiyang ito ang kasaysayang binuo mula sa radyasyong pangradyo ng galaksiya, hindi ang mga pagbabagong nasaksihan sa loob ng buhay ng isang tao.

Ganito ang pangkalahatang pagkakasunod-sunod:

• Humigit-kumulang 21 milyong taon: ang pinakamatandang dulo ng tinatayang saklaw ng edad na iniuugnay sa mga naobserbahang henerasyon ng jet.
• Humigit-kumulang anim na milyong taon: ang pinakabatang dulo ng tinatayang saklaw na iyon.
• Ilang milyong taon na ang nakalilipas: ang tinatayang simula ng ikaapat at pinakahuling yugto ng aktibidad.
• Oktubre 21, 2026: ang iniulat na petsa ng pagkakalathala ng mga natuklasan sa The Astrophysical Journal.

Humigit-kumulang 15 milyong taon ang pagitan ng mas matanda at mas batang dulo ng binanggit na saklaw. Ipinakikita nito ang lalim ng tala, bagaman hindi nagbigay ang mga mananaliksik ng kumpletong talaorasan ng bawat muling pagsisimula o ng mga panahong walang aktibidad sa pagitan ng mga ito.

Tinataya ng mga astronomo ang edad ng mga estrukturang pangradyo batay sa mga pisikal na katangian ng mga ito at sa mga modelo kung paano nagbabago ang mga ito. Nagbabago ang mga masisiglang partikulo habang naglalabas sila ng radyasyon at naglalakbay, at nag-iiwan ng mga pahiwatig sa signal ng radyo. Mga pagtatantya ang mga edad na nakukuha rito, kaya pinakamainam unawain ang pagkakasunod-sunod sa saklaw ng milyun-milyong taon.

Bakit pambihira ang apat na yugto sa galaksiyang ito

Nagdagdag ang J023721.13-010528.5 ng ikaapat na kabanata sa isang uri ng kasaysayang bihirang matunton ng mga astronomo kahit hanggang tatlong yugto lamang. Nagbigay ng mga halimbawa ng paulit-ulit na aktibidad ang anim na galaksiyang naunang natukoy na may tatlong yugto; pinalawak ng bagay na ito ang naobserbahang pagkakasunod-sunod ng isa pang henerasyon.

Lalong kapansin-pansin ang tala dahil sa laki ng galaksiya. Ang light-year ay distansiyang nilalakbay ng liwanag sa loob ng isang taon, kaya nangangailangan ang 4.2 milyong light-year na lawak ng humigit-kumulang 4.2 milyong taon upang matawid ng liwanag. Dito, tumutukoy ang binanggit na sukat sa napakalawak na galaksiya at sa estrukturang pangradyo nito.

Bahagi rin ng naobserbahang hugis nito ang anyong S. Tinutukoy sa pag-aaral ang hugis kasabay ng maraming pares ng hotspot, ngunit hindi pa naitatatag ang sanhi ng kurba sa ulat ng pagkakatuklas. Magkaugnay na gawain ang pagpapaliwanag sa hugis at pagbubuo muli sa mga siklo ng aktibidad; kapwa nangangailangan ang mga ito ng masusing pagsusuri sa pagkakaayos ng mga tampok sa radyo.

Nasa pagkakaroon ng magkakasunod na yugtong napanatili sa paligid ng iisang makinang nasa gitna ang halaga nito sa agham. Maaaring paghambingin ng mga mananaliksik ang mga henerasyong iyon sa loob ng iisang galaksiya, kung saan pareho ang pinagmulan at kapaligirang nakapaligid sa mga ito, sa halip na umasa lamang sa paghahambing ng magkakaibang bagay.

Humihina o umiiksi ba ang mga jet?

Iminumungkahi ng mga mananaliksik na maaaring mawalan ng lakas ang mga jet, manatiling aktibo nang mas maikling panahon, o kapwa mangyari ang mga ito sa bawat sumunod na yugto. Mas maraming pagkakataon ang ibinibigay ng apat na henerasyon upang siyasatin ang posibilidad na ito kaysa sa isang galaksiyang minsan lamang nakitang muling nagsimula ang aktibidad.

Magkaiba ang inilalarawan ng lakas at tagal. Mas mabagal maghatid ng enerhiya ang mas mahinang jet. Mas maikling panahon naman naghahatid ng enerhiya ang mas maikling yugto. Maaaring baguhin ng alinman sa mga pagbabagong ito ang mga naiiwang estruktura, habang maaari ring makaapekto ang nakapaligid na gas sa paglawak at pag-unti ng jet.

Samakatuwid, tumutukoy ang mungkahi sa posibleng pagbabago ng inilalabas na enerhiya ng black hole sa magkakasunod na yugto. Nagbibigay ang pagkakatuklas ng sistemang maaaring pag-aralan ng mga mananaliksik upang siyasatin ang padron na ito, dahil maaari nilang paghambingin ang mga mas lumang bakas at mas bagong estruktura.

Hindi pa alam kung bakit paulit-ulit na humihinto at nagpapatuloy ang aktibidad. Nagmumula sa materyal na umaabot sa gitnang rehiyon ang prosesong nagpapagana sa mga jet, kaya mahalaga sa pag-unawa sa siklo ang mga pagbabago sa suplay na iyon. Mangangailangan ng karagdagang pag-aaral sa mga estrukturang pangradyo at kapaligiran nito upang matukoy kung ano ang nangyari sa partikular na galaksiyang ito.

Tatlong obserbatoryo, iisang pinagsasaluhang tala

Pinag-isa ng pagkakatuklas ang mga obserbasyon mula sa mga instrumento sa tatlong kontinente. Makakatulong ang magkakaibang obserbasyong pangradyo upang masuri ng mga mananaliksik kapwa ang maliliwanag at maliliit na tampok at ang mas malalabo at malalawak na radyasyon. Para sa galaksiyang may ilang henerasyon ng aktibidad, mahalaga ang pagtukoy sa mga lumang bakas na ito upang mabuo muli ang kasaysayan nito.

Inilarawan ni Khadekar, ang doktoral na mananaliksik mula sa IISER Pune na namuno sa pag-aaral, kung paano nakatulong sa pananaliksik ang pagkakaroon ng datos mula sa mga obserbatoryo:

"Malayang nagbibigay ng kanilang datos sa mga mananaliksik sa buong mundo ang maraming teleskopyong pangradyo. Dahil sa ganitong pilosopiya ng pagtutulungan ng mga obserbatoryo, nagiging mas malawak ang pagsisiyasat at mas mahusay ang paggamit ng datos. Maaaring gamitin ng iba't ibang siyentista ang iisang obserbasyon upang siyasatin ang magkakaibang ideya," sabi ni Khadekar.

Ipinakikita ng pinagsamang mga obserbasyon mula sa GMRT, Very Large Array at MeerKAT ang ganitong pamamaraan. Maaari ring maglaman ng ebidensiyang mapapakinabangan sa ibang pananaliksik ang obserbasyong pangradyo na nakalap para sa isang pag-aaral, kabilang ang malalabong estrukturang nagiging mahalaga kapag sinuri kasabay ng iba pang datos.

Makakatulong ang karagdagang pag-aaral sa mga katulad na galaksiya upang matukoy kung gaano kadalas nangyayari ang paulit-ulit na aktibidad at kung karaniwang humihina o umiiksi ang mga sumunod na jet. Sa ngayon, nagbibigay ang J023721.13-010528.5 ng pambihirang pagkakataong suriin ang apat na henerasyon nito at pinalalawak ang naobserbahang kasaysayan ng paulit-ulit na aktibidad ng black hole lampas sa mga naunang kilalang halimbawa.

Mahahalagang punto

• Natukoy ng mga mananaliksik mula sa IISER Pune at NCRA-TIFR ang unang kilalang galaksiyang radyo na may ebidensiya ng apat na magkakahiwalay na yugto ng aktibidad ng black hole.
• May habang humigit-kumulang 4.2 milyong light-year ang galaksiyang hugis-S na J023721.13-010528.5.
• Sinusubaybayan ng apat na pares ng hotspot ang magkakaibang henerasyon ng mga jet, na tinatayang nasa anim na milyon hanggang 21 milyong taon ang edad.
• Tila nagsimula ang pinakahuling yugto ilang milyong taon na ang nakalilipas.
• Pinagsama ng pangkat ang mga obserbasyon mula sa GMRT ng India, Very Large Array sa Estados Unidos at MeerKAT telescope ng South Africa.
• Iminumungkahi ng mga mananaliksik na maaaring humina o mas umikli ang panahon ng aktibidad ng magkakasunod na jet. Hindi pa alam ang sanhi ng paulit-ulit na paghinto at pagsisimula ng mga ito.