Lignende aktivitetstilstande identificeret i sorte huller med supermassive og stjernemasser

Forskerne Juan A. Fernández-Ontiveros, af Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) i Rom og Teo Muñoz-Darias, af Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), har skrevet en artikel, hvori de beskriver de forskellige aktivitetstilstande for en stor prøve af supermassive sorte huller i galaksernes centre. De har klassificeret dem ved at bruge adfærden fra deres nærmeste "relationer", stjernernes masse sorte huller i røntgen-binære. Artiklen er netop blevet publiceret i tidsskriftet Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society ( MNRAS ).

Sorte huller varierer i masse fra objekter, der kun har et par gange solens masse, op til dem med tusindvis af millioner af solmasser. At forstå deres aktivitetscyklusser fra et globalt perspektiv har været genstand for forskning i årtier. De med stjernemasse findes i binære systemer sammen med en ledsagerstjerne, hvorfra de suger den gas ud, som de har brug for for at opretholde deres aktivitet, mens den supermassive sort findes i centrum af de fleste galakser, og de lever af gas, støv, og stjerner, der falder ned i gravitationsbrønden i den galaktiske kerne.

Stjernemasse sorte huller udvikler sig hurtigt. Deres aktivitetscyklusser varer normalt et par måneder eller år, hvor de passerer gennem forskellige tilstande, eller faser. Disse er karakteriseret ved ændringer i egenskaberne af deres tilvækstskiver (hvor den varme gas akkumuleres, før den falder ned i det sorte hul), deres vinde, og de stråler af materiale, som de producerer. Der er to hovedstater, den første domineret af accretion disc, og den anden ved jetflyet. Den 'bløde' tilstand noteres af den termiske emission fra pladens plasma, mens strålen observeres i 'hård' tilstand, når disken køler af, og emissionen ved radiobølgelængder bliver meget intens.

Fordi de er meget mere massive, de supermassive sorte huller udvikler sig meget langsommere end deres stjernemasseækvivalenter. Så, at vise tilstedeværelsen af ​​stater og forbigående fænomener i disse ville indebære observation af dem i millioner af år, fordi ændringerne i løbet af et menneskes liv ville være for små til at måle. Ud over, galaksernes kerner er områder med tætte populationer af stjerner, og brints og støvs absorption af lys maskerer og skjuler strålingen fra tilvækstskiven omkring det centrale sorte hul.

I denne undersøgelse har Fernández-Ontiveros og Muñoz-Darias brugt en prøve på 167 aktive galakser til at kunne identificere de mulige tilvæksttilstande af supermassive sorte huller med god statistik. Emissionen fra accretion disc kan ikke detekteres direkte, men gassen i det centrale område absorberer og behandler strålingen i form af spektrallinjer. Ved at bruge linjerne af ilt og neon, som observeres i det mellem-infrarøde, det er muligt at teste tilstedeværelsen af ​​disken i disse objekter. "Undersøgelsen viser tilstedeværelsen af ​​tilvæksttilstande i supermassive sorte huller, med egenskaber meget lig dem, vi kender fra stjernernes masse sorte huller, hvor systemerne i 'blød' tilstand rummer en lys skive, og dem i 'hård' tilstand viser intens radioudsendelse, mens disken er meget svag", forklarer Juan A. Fernández-Ontiveros, en INAF-forsker, der er uddannet på IAC.

"Dette arbejde åbner et nyt vindue for at forstå opførsel af materiale (gas), når det falder ned i sorte huller med en bred vifte af masser, og hjælper med en mere præcis forståelse af aktivitetscyklusserne for de supermassive sorte huller, som er i centrum af de fleste galakser", tilføjer Teo Muñoz-Darias, en forsker ved IAC.

Figuren illustrerer, hvordan populationen af ​​aktive Seyfert-1-galakser typisk er domineret af emissionen af ​​tilvækstskiven ('blød' tilstand), mens befolkningen af ​​LINERs er meget mindre lysende og domineres af jetfly ('hård' tilstand), som udsender intenst i radiobølger. Seyfert-2 galakserne, på den anden side, udviser ikke en homogen adfærd, og mens en god del opfører sig på samme måde som Seyfert-1, en stor gruppe af dem er placeret i mellemtilstande. Sidstnævnte observeres også i stjernernes sorte huller i korte perioder.