Hurtige ændringer peger på oprindelsen af ​​ultrahurtige sorte huller

Gasudstrømninger er fælles træk ved aktive supermassive sorte huller, der bor i midten af ​​store galakser. Millioner til milliarder gange Solens masse, disse sorte huller lever af de store gasskiver, der hvirvler rundt om dem. Indimellem spiser de sorte huller for meget og bøjer en ultrahurtig vind, eller udstrømning. Disse vinde kan have en stærk indflydelse på at regulere væksten af ​​værtsgalaksen ved at rydde den omgivende gas væk og undertrykke stjernedannelse.

Forskere har nu foretaget den mest detaljerede observation endnu af en sådan udstrømning, kommer fra en aktiv galakse ved navn IRAS 13224-3809. Udstrømningens temperatur ændrede sig på tidsskalaer på mindre end en time, hvilket er hundredvis af gange hurtigere end nogensinde set før. De hurtige udsving i udstrømningens temperatur indikerede, at udstrømningen reagerede på røntgenemissioner fra akkretionsdisken, en tæt gaszone og andre materialer, der omgiver det sorte hul.

De nye observationer offentliggøres i tidsskriftet Natur den 2. marts, 2017.

"Selvom vi har set disse udstrømninger før, denne observation var første gang, vi var i stand til at se lanceringen af ​​gasserne være forbundet med ændringer i lysstyrken af ​​sorte huller, "sagde Erin Kara, en postdoktor i astronomi ved University of Maryland og medforfatter af undersøgelsen.

Forskere foretog disse målinger ved hjælp af to rumteleskoper, NASAs NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) teleskop og European Space Agency's (ESA) XMM-Newton. For at fange variabiliteten af ​​disse signaler, forskere fokuserede XMM-Newton på det sorte hul i 17 dage i træk, og observerede det sorte hul med NuSTAR i seks dage.

For at måle temperaturen på disse vinde, forskere undersøgte røntgenstråler, der kommer fra kanten af ​​det sorte hul. Når de rejser mod Jorden, disse røntgenstråler passerer gennem udstrømmene. Elementer som jern eller magnesium, der er til stede i udstrømmene, kan absorbere bestemte dele af røntgenspektret, skabe signatur "dips" i røntgensignalet. Ved at observere disse fald, kaldet absorptionsegenskaber, astronomer kan lære, hvilke elementer der findes i vinden.

Teamet bemærkede, at absorptionsegenskaberne forsvandt og dukkede op igen i løbet af et par timer. Forskerne konkluderede, at røntgenstrålerne opvarmede vinden til millioner af grader Celsius, på hvilket tidspunkt blev vindene ude af stand til at absorbere flere røntgenstråler.

Observationerne om, at udstrømningen ser ud til at være forbundet med røntgenstråler, og at begge er så meget varierende, give mulige spor til at lokalisere, hvor nøjagtigt røntgenstrålerne og udstrømmene stammer fra.

"Den udstrålende gas strømmer ind i sorte huller er mest variable i deres centre, "Kara sagde." Fordi vi så så hurtig variation i vindene, vi ved, at emissionen kommer fra meget tæt på selve det sorte hul, og fordi vi observerede, at vinden også ændrede sig på hurtige tidsskalaer, det må også komme helt tæt på det sorte hul. "

For yderligere at studere galaksedannelse og sorte huller, Chris Reynolds, en professor i astronomi ved UMD og en co-PI om projektet, bemærkede behovet for mere detaljerede data og observationer.

"Vi er nødt til at observere dette sorte hul med bedre og flere spektrometre, så vi kan få flere detaljer om disse udgange, "Sagde Reynolds." For eksempel, vi ved ikke, om udstrømningen består af et eller flere ark gas. Og vi skal observere på flere bånd ud over røntgenstråler-det ville give os mulighed for at detektere molekylære gasser, og koldere gasser, der kan drives af disse højenergiudgange. Al den information vil være afgørende for at forstå, hvordan disse udstrømninger er forbundet med galaksedannelse. "