VLA afslører nyt objekt nær supermassive sorte hul i den berømte galakse

At pege Very Large Array (VLA) mod en berømt galakse for første gang i to årtier, et hold astronomer fik en stor overraskelse, fandt ud af, at et lysende nyt objekt var dukket op nær galaksens kerne. Objektet, konkluderede forskerne, er enten en meget sjælden type supernovaeksplosion eller, mere sandsynligt, et udbrud fra et andet supermassivt sort hul, der kredser tæt om galaksens primære, centralt supermassivt sort hul.

Astronomerne observerede Cygnus A, en velkendt og ofte undersøgt galakse opdaget af radioastronomi-pioneren Grote Reber i 1939. Radioopdagelsen blev matchet med et billede med synligt lys i 1951, og galaksen, omkring 800 millioner lysår fra Jorden, var et tidligt mål for VLA efter dets færdiggørelse i begyndelsen af ​​1980'erne. Detaljerede billeder fra VLA offentliggjort i 1984 producerede store fremskridt i videnskabsmænds forståelse af de superhurtige "jets" af subatomære partikler drevet ind i det intergalaktiske rum af tyngdekraften fra supermassive sorte huller i galaksernes kerner.

"Dette nye objekt kan have meget at fortælle os om historien om denne galakse, " sagde Daniel Perley, fra Astrophysics Research Institute ved Liverpool John Moores University i U.K., hovedforfatter af et papir i Astrofysisk Journal annoncerer opdagelsen.

"VLA -billederne af Cygnus A fra 1980'erne markerede tilstanden af ​​observationsevnen på det tidspunkt, "sagde Rick Perley, fra National Radio Astronomy Observatory (NRAO). "På grund af det, vi så ikke på Cygnus A igen før i 1996, da ny VLA-elektronik havde leveret et nyt udvalg af radiofrekvenser til vores observationer." Det nye objekt vises ikke på de billeder, der blev lavet dengang.

"Imidlertid, VLA's opgradering, der blev afsluttet i 2012, gjorde det til et meget mere kraftfuldt teleskop, så vi ønskede at se på Cygnus A ved hjælp af VLA'ens nye muligheder, "Sagde Perley.

Daniel og Rick Perley, sammen med Vivek Dhawan, og Chris Carilli, begge fra NRAO, begyndte de nye observationer i 2015, og fortsatte dem i 2016.

"Til vores overraskelse, vi fandt et fremtrædende nyt træk nær galaksens kerne, som ikke dukkede op på nogen tidligere offentliggjorte billeder. Denne nye funktion er lys nok til, at vi helt sikkert ville have set den på de tidligere billeder, hvis intet var ændret, " sagde Rick Perley. "Det betyder, at den må have tændt engang mellem 1996 og nu, " han tilføjede.

Forskerne observerede derefter Cygnus A med Very Long Baseline Array (VLBA) i november 2016, tydeligt at opdage det nye objekt. Et svagt infrarødt objekt ses også på samme sted i Hubble Space Telescope og Keck observationer, oprindeligt lavet mellem 1994 og 2002. De infrarøde astronomer, fra Lawrence Livermore National Laboratory, havde tilskrevet objektet til en tæt gruppe stjerner, men den dramatiske radiooplysning tvinger til en ny analyse.

Hvad er det nye objekt? Baseret på dets egenskaber, astronomerne konkluderede, at det enten måtte være en supernovaeksplosion eller et udbrud fra et andet supermassivt sort hul nær galaksens centrum. Mens de ønsker at se objektets fremtidige adfærd for at sikre, de påpegede, at objektet har været for lyst for længe til at være i overensstemmelse med nogen kendt type supernova.

"På grund af denne ekstraordinære lysstyrke, vi betragter supernova-forklaringen som usandsynlig, " sagde Dhawan.

Mens det nye objekt bestemt er adskilt fra Cygnus A's centrale supermassive sorte hul, omkring 1500 lysår, det har mange af karakteristikaene af et supermassivt sort hul, der hurtigt lever af omgivende materiale.

"Vi tror, ​​vi har fundet et andet supermassivt sort hul i denne galakse, hvilket indikerer, at den er smeltet sammen med en anden galakse i den astronomisk-nye fortid, " sagde Carilli. "Disse to ville være et af de nærmeste par supermassive sorte huller nogensinde opdaget, sandsynligvis vil fusionere i fremtiden."

Astronomerne foreslog, at det andet sorte hul er blevet synligt for VLA i de senere år, fordi det har stødt på en ny kilde til materiale at fortære. Det materiale, de sagde, kunne enten være gas forstyrret af galaksernes sammensmeltning eller en stjerne, der passerede tæt nok på det sekundære sorte hul til at blive makuleret af dets kraftige tyngdekraft.

"Yderligere observationer vil hjælpe os med at løse nogle af disse spørgsmål. hvis dette er et sekundært sort hul, vi kan muligvis finde andre i lignende galakser, " sagde Daniel Perley.

Rick Perley var en af ​​de astronomer, der lavede de originale Cygnus A-observationer med VLA i 1980'erne. Daniel Perley er hans søn, nu også en forskningsastronom.

"Daniel var kun to år gammel, da jeg første gang observerede Cygnus A med VLA, " sagde Rick. Som gymnasieelev i Socorro, Ny mexico, Daniel brugte VLA-data til et prisvindende science fair-projekt, der tog ham til det internationale konkurrenceniveau, fortsatte derefter med at opnå en doktorgrad i astronomi.