Magnetiske felter kan være nøglen til sorte huls aktivitet

Kollimerede jetfly giver astronomerne nogle af de mest kraftfulde beviser på, at et supermassivt sort hul lurer i hjertet af de fleste galakser. Nogle af disse sorte huller ser ud til at være aktive, sluger materiale fra deres omgivelser og affyrer jetfly med ultrahøje hastigheder, mens andre er stille, endda i dvale. Hvorfor fester nogle sorte huller og andre sulter? Nylige observationer fra Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, eller SOFIA, kaster lys over dette spørgsmål.

SOFIA-data indikerer, at magnetiske felter fanger og indeslutter støv nær midten af ​​den aktive galakse, Cygnus A, og fodring af materiale på det supermassive sorte hul i dets centrum.

Den forenede model, som forsøger at forklare de forskellige egenskaber ved aktive galakser, angiver, at kernen er omgivet af en doughnut-formet støvsky, kaldet en torus. Hvordan denne slørende struktur skabes og opretholdes, har aldrig været klart, men disse nye resultater fra SOFIA indikerer, at magnetiske felter kan være ansvarlige for at holde støvet tæt nok til at blive fortæret af det sultne sorte hul. Faktisk, en af ​​de grundlæggende forskelle mellem aktive galakser som Cygnus A og deres mindre aktive fætre, som vores egen Mælkevej, kan være tilstedeværelsen eller fraværet af et stærkt magnetfelt omkring det sorte hul.

Selvom himmelske magnetfelter er notorisk svære at observere, astronomer har brugt polariseret lys - optisk lys fra spredning og radiolys fra accelererende elektroner - til at studere magnetiske felter i galakser. Men de optiske bølgelængder er for korte, og radiobølgelængderne er for lange til at observere torus direkte. De infrarøde bølgelængder observeret af SOFIA er helt rigtige, tillader videnskabsmænd, for første gang, at målrette og isolere den støvede torus.

SOFIAs nye instrument, det højopløselige Airborne Wideband Camera-plus (HAWC+), er særligt følsom over for den infrarøde emission fra justerede støvkorn. Dette har vist sig at være en kraftfuld teknik til at studere magnetiske felter og teste en grundlæggende forudsigelse af den forenede model:den støvede torus rolle i de aktive galaksefænomener.

"Det er altid spændende at opdage noget helt nyt, " bemærkede Enrique Lopez-Rodriguez, en videnskabsmand ved SOFIA Science Center, og hovedforfatteren på rapporten om denne nye opdagelse. "Disse observationer fra HAWC+ er unikke. De viser os, hvordan infrarød polarisering kan bidrage til studiet af galakser."

Nylige observationer af hjertet af Cygnus A lavet med HAWC+ viser infrarød stråling domineret af en godt justeret støvet struktur. Ved at kombinere disse resultater med arkivdata fra Herschel Space Observatory, Hubble-rumteleskopet og Gran Telescopio Canarias, forskerholdet fandt ud af, at denne kraftfulde aktive galakse, med sine ikoniske jetfly i stor skala, er i stand til at begrænse den slørende torus, der føder det supermassive sorte hul ved hjælp af et stærkt magnetfelt.

Resultaterne af denne undersøgelse blev offentliggjort i 10. juli-udgaven af ​​The Astrofysiske tidsskriftsbreve .

Cygnus A er det perfekte sted at lære om den rolle, magnetiske felter spiller i at begrænse den støvede torus og kanalisere materiale til det supermassive sorte hul, fordi det er den nærmeste og mest kraftfulde aktive galakse. Flere observationer af forskellige typer galakser er nødvendige for at få det fulde billede af, hvordan magnetiske felter påvirker udviklingen af ​​miljøet omkring supermassive sorte huller. Hvis, for eksempel, HAWC+ afslører stærkt polariseret infrarød emission fra centre af aktive galakser, men ikke fra hvilende galakser, det ville støtte ideen om, at magnetiske felter regulerer sorte huls fodring og styrker astronomernes tillid til den forenede model af aktive galakser.