Hubble dadler sorte huller sidste store måltid

For det supermassive sorte hul i centrum af vores Mælkevejs galakse, der er gået lang tid mellem middagene. NASAs Hubble-rumteleskop har fundet ud af, at det sorte hul spiste sit sidste store måltid for omkring 6 millioner år siden, når den forbrugte en stor klump indfaldende gas. Efter maden, det oversvømmede sorte hul bøvsede en kolossal boble af gas, der vejede svarende til millioner af sole, som nu bølger over og under vores galakses centrum.

De enorme strukturer, døbt Fermi Bubbles, blev først opdaget i 2010 af NASAs Fermi Gamma-ray Space Telescope. Men nylige Hubble-observationer af den nordlige boble har hjulpet astronomer med at bestemme en mere nøjagtig alder for boblerne, og hvordan de blev til.

"For første gang, vi har sporet kølig gass bevægelse gennem en af ​​boblerne, hvilket gjorde det muligt for os at kortlægge gassens hastighed og beregne hvornår boblerne blev dannet, " sagde ledende forsker Rongmon Bordoloi fra Massachusetts Institute of Technology i Cambridge. "Det, vi finder, er, at en meget stærk, energisk begivenhed skete for 6 millioner til 9 millioner år siden. Det kan have været en sky af gas, der strømmede ind i det sorte hul, som affyrede stofstråler, danner tvillinglapperne af varm gas set i røntgen- og gammastråleobservationer. Lige siden dengang, det sorte hul har lige spist snacks."

Den nye undersøgelse er en opfølgning på tidligere Hubble-observationer, der placerede boblernes alder til 2 millioner år gamle.

Et sort hul er et tæt, kompakt område af rummet med et gravitationsfelt så intenst, at hverken stof eller lys kan undslippe. Det supermassive sorte hul i midten af ​​vores galakse har komprimeret massen af ​​4,5 millioner sollignende stjerner til et meget lille område af rummet.

Materiale, der kommer for tæt på et sort hul, fanges i dets kraftige tyngdekraft og hvirvler rundt i det kompakte kraftcenter, indtil det til sidst falder ind. Noget af sagen, imidlertid, bliver så varmt, at det undslipper langs det sorte huls spin-akse, skabe en udstrømning, der strækker sig langt over og under en galakseplan.

Holdets konklusioner er baseret på observationer fra Hubbles Cosmic Origins Spectrograph (COS), som analyserede ultraviolet lys fra 47 fjerne kvasarer. Kvasarer er lyse kerner af fjerne aktive galakser.

Indprentet på kvasarernes lys, når det passerer gennem Mælkevejsboblen, er information om hastigheden, sammensætning, og temperatur af gassen inde i den ekspanderende boble.

COS-observationerne målte temperaturen af ​​gassen i boblen til cirka 17, 700 grader Fahrenheit. Selv ved de sydende temperaturer, denne gas er meget køligere end det meste af den supervarme gas i udstrømningen, hvilket er 18 millioner grader Fahrenheit, ses i gammastråler. Den køligere gas, som COS ser, kan være interstellar gas fra vores galakses skive, der bliver fejet op og ført ind i den supervarme udstrømning. COS identificerede også silicium og kulstof som to af grundstofferne, der blev fejet op i den gasformige sky. Disse almindelige grundstoffer findes i de fleste galakser og repræsenterer de fossile rester af stjernernes udvikling.

Den kølige gas ræser gennem boblen med 2 millioner miles i timen. Ved at kortlægge gassens bevægelse gennem hele strukturen, astronomerne vurderede, at minimumsmassen af ​​den medførte kølige gas i begge bobler svarer til 2 millioner sole. Kanten af ​​den nordlige boble strækker sig 23, 000 lysår over galaksen.

"Vi har sporet udstrømningen af ​​andre galakser, men vi har aldrig været i stand til rent faktisk at kortlægge gassens bevægelse, "

sagde Bordoloi. "Den eneste grund til, at vi kunne gøre det her, er, fordi vi er inde i Mælkevejen. Dette udsigtspunkt giver os et sæde på forreste række til at kortlægge den kinematiske struktur af Mælkevejens udstrømning."

De nye COS-observationer bygger og udvider på resultaterne af et Hubble-studie fra 2015 af det samme hold, hvor astronomer analyserede lyset fra én kvasar, der gennemborede bunden af ​​boblen.

"Hubbles data åbner et helt nyt vindue på Fermi Bubbles, " sagde undersøgelsens medforfatter Andrew Fox fra Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland. "Før, vi vidste, hvor store de var, og hvor meget stråling de udsendte; nu ved vi, hvor hurtigt de bevæger sig, og hvilke kemiske grundstoffer de indeholder. Det er et vigtigt skridt fremad." Hubble-undersøgelsen giver også en uafhængig verifikation af boblerne og deres oprindelse, som påvist ved røntgen- og gammastråleobservationer.

"Denne observation ville være næsten umulig at gøre fra jorden, fordi du har brug for ultraviolet spektroskopi for at opdage fingeraftryk af disse elementer, som kun kan gøres fra rummet, " sagde Bordoloi. "Kun med COS har du bølgelængdedækning, følsomheden, og den spektrale opløsningsdækning for at foretage denne observation."

Hubble-resultaterne udkom den 10. januar, 2017, udgave af The Astrophysical Journal .