Sorte huller med glubende appetit definerer Type I aktive galakser

I årtier, astronomer har forsøgt at finde ud af, hvorfor to af de mest almindelige typer af aktive galakser, kendt som Type I og Type II galakser, se anderledes ud, når de observeres fra Jorden. Selvom begge galaksetyper er vært for glubske supermassive sorte huller kendt som aktive galaktiske kerner, som aktivt sluger stof og udsender enorme mængder stråling, Type I-galakser ser lysere ud for astronomers teleskoper.

Ny forskning fra et internationalt hold af astronomer, med bidrag fra University of Maryland, foretager en større ændring af en populær teori kaldet den forenede model. Ifølge denne model, de aktive kerner i Type I og Type II galakser har samme grundlæggende struktur og energiprofil, men ser anderledes ud udelukkende fordi galakserne peger mod Jorden i forskellige vinkler. Specifikt, Type II-galakser hælder således, at de skjules af deres egne ringe af støv, får Type I-galakser til at se lysere ud til sammenligning.

De nye resultater, offentliggjort 28. september, 2017, i journalen Natur , tyder på, at Type I og Type II galakser ikke bare ser forskellige ud – de er, faktisk, meget forskellige fra hinanden, både strukturelt og energetisk. Nøglefaktoren, der adskiller type I og type II galakser, er den hastighed, hvormed deres centrale sorte huller forbruger stof og spytter energi ud, ifølge forskerne.

"Den forenede model har været den fremherskende visdom i årevis. denne idé forklarer ikke fuldstændigt de forskelle, vi observerer i galaksers spektrale fingeraftryk, og mange har søgt efter en ekstra parameter, der udfylder hullerne, " sagde Richard Mushotzky, en professor i astronomi ved UMD og medforfatter til undersøgelsen. "Vores nye analyse af røntgendata fra NASAs Swift Burst Alert Telescope tyder på, at type I-galakser er meget mere effektive til at udsende energi."

For at gennemføre undersøgelsen, Mushotzky og hans kolleger genundersøgte data fra 836 aktive galakser, der blev opdaget af NASA's Swift Burst Alert Telescope, der udsender kraftigt højenergi, eller "hårdt, "Røntgenstråler - de samme røntgenstråler, som medicinske teknikere bruger til at visualisere det menneskelige skelet.

For at måle massen og væksthastigheden af ​​disse galaksers aktive kerner - de supermassive sorte huller i galaksernes centre - brugte forskerne data fra 12 forskellige jordbaserede teleskoper spredt over hele kloden for at supplere dataene fra Swift-satellitten.

"Dette projekt startede i 2009, som en del af mit doktorgradsarbejde på UMD, og er vokset radikalt med hjælp fra mere end 40 forskere over hele kloden, " sagde Michael Koss (M.S. '07, Ph.D. '11, astronomi), en forsker ved Eureka Scientific, Inc. og en medforfatter af papiret. "Da jeg startede, Jeg tilbragte en måned med ensomme nætter alene ved Kitt Peak National Observatory og observerede et par dusin galakser. Jeg havde aldrig drømt om, at vi i sidste ende ville udvide til et så stort udvalg, sætter os i stand til at besvare mange fantastiske videnskabelige spørgsmål for første gang."

Ved at sammenligne forskelle i røntgenspektrene mellem Type I og Type II galakser, forskerne konkluderede, at uanset hvilken vej galaksen vender mod Jorden, de centrale sorte huller i Type I-galakser forbruger stof og udsender energi meget hurtigere sammenlignet med de sorte huller i centrum af Type II-galakser.

"Vores resultater tyder på, at dette har meget at gøre med mængden af ​​støv, der sidder tæt på det centrale sorte hul, " sagde Mushotzky, som også er fellow ved Joint Space-Science Institute. "Type II galakser har meget mere støv tæt på det sorte hul, og dette støv skubber mod gassen, når det kommer ind i det sorte hul."

I årtier, astronomer studerede fortrinsvis type II-galakser, hovedsagelig fordi de aktive kerner i type I-galakser er meget lyse, gør det svært at se stjernerne og gasskyerne, der udgør resten af ​​galaksen. Fordi den forenede model antydede, at alle aktive galakser grundlæggende var ens, astronomer fokuserede deres indsats på de galakser, der er vært for Type II aktive kerner, fordi de er nemmere at observere.

"Men nu, fordi vores resultater tyder på, at de to typer af galakser faktisk er fundamentalt forskellige, det er sandsynligt, at mange forskere vil revurdere deres data og tage et nyt kig på type I-galakser, " sagde Mushotzky. "Ved at sætte os på en vej til bedre at forstå forskellene mellem de galakser, der er vært for Type I og Type II aktive kerner, dette arbejde vil hjælpe os med bedre at forstå, hvordan supermassive sorte huller påvirker udviklingen af ​​deres værtsgalakser."