Ny model til forskning i aktivitet omkring kvasarer, sorte huller

En forsker fra University of Wyoming spillede en nøglerolle i en undersøgelse, der tyder på, at en nyudviklet computermodel mere præcist kan forklare mangfoldigheden af ​​kvasar-brede emissionslinjer, som er de varme skyer, ioniseret gas, der omgiver de supermassive sorte huller, der lever i galaksernes centre.

"Vi forsøger at få mere detaljerede spørgsmål om spektrale bredlinjede områder, der hjælper os med at diagnosticere sort hulmassen, " siger Michael Brotherton, en UW professor ved Institut for Fysik og Astronomi. "Folk ved ikke, hvor disse brede emissionslinjer kommer fra eller arten af ​​denne gas."

Den nye undersøgelse, med titlen "Tidally disrupted støvede klumper som oprindelsen af ​​brede emissionslinjer i aktive galaktiske kerner, " blev offentliggjort tidligere på måneden i Natur astronomi , en månedlig, kun online, multidisciplinært tidsskrift, der udgiver den mest betydningsfulde forskning, gennemgå og kommentere på forkant med astronomi, astrofysik og planetvidenskab.

Jian-Min Wang, fra det kinesiske videnskabsakademi, var avisens hovedforfatter. Andre medvirkende forfattere var fra Key Laboratory for Particle Astrophysics Institute of High Energy Physics, National Astronomical Observatories of China og School of Astronomy of Space Science, alle på det kinesiske videnskabsakademi; og School of Astronomy and Space Science ved Nanjing University i Nanjing, Kina.

Brotherton siger, at de fleste nuværende computermodeller ser på symmetriske linjer i den spektrale brede emissionslinjeregion i aktive galaktiske kerner (AGN), der henviser til, at den nye model, han hjalp med at udvikle, ser på rigtige linjer, som ofte er asymmetriske.

"Vi ser og forsøger at nå en dybere forståelse af den brede emissionslinjeregion, hvor det kommer fra, dens struktur og hvordan den kan føre til en bedre forståelse af selve kvasarerne, " siger han. "Vores model forsøger at forklare hele rækken af ​​kvasarer, ", som Brotherton med humor beskriver som "den ildsprængende, flagermus-vinget, vampyr regnbue zebra enhjørninger af astrologiske fænomener."

Det sorte huls tyngdekraft accelererer den omgivende gas fra disse kvasarer til ekstremt høje hastigheder, Brotherton forklarer. Gassen varmes op og på tur, overstråler hele den omkringliggende galakse.

"Folk tænker, 'Det er et sort hul. Hvorfor er det så lyst?' Et sort hul er stadig mørkt, " siger han. "Diskerne når så høje temperaturer, at de udsender stråling over det elektromagnetiske spektrum, som omfatter gammastråler, røntgenstråler, UV, infrarøde og radiobølger. Det sorte hul og den omgivende tiltagende gas, som det sorte hul lever af, er brændstof, der tænder kvasaren."

Gasserne, som piskede ild, udsende farver af lys, beskrevet af Brotherton som ligner "gigantiske neonskilte i rummet." Gasserne bevæger sig med tusindvis af kilometer i sekundet, med de blåforskudte gasser, der bevæger sig mod os, og de rødforskudte gasser, der bevæger sig væk fra os. Denne effekt udvider linjerne, men gør faktisk ikke gasserne røde eller blå, han siger.

Ved den brede emissionslinjeregion, disse separate farver bliver en spiral af farver, et mål for hastigheden af ​​omgivende støvskyer.

Modellen inkluderer, hvad Brotherton betegner "en sværmende donut af støvet gas." Støvede skyer eller klumper er indeholdt i denne donut, der omgiver kvasarskiverne.

"Det, vi foreslår, er, at disse støvede klumper bevæger sig. Nogle banker ind i hinanden og smelter sammen, og ændre hastighed, " siger han. "Måske flytter de ind i kvasaren, hvor det sorte hul bor. Nogle af klumperne spinder ind fra bredlinjeområdet. Nogle bliver smidt ud."

Forskningen blev støttet af det nationale nøgleprogram for videnskab og teknologi, forskning og udvikling, og Key Research Program of Frontier Sciences ved det kinesiske videnskabsakademi.

"Det er et vigtigt første skridt fremad med at se på disse emissionslinjer, der danner det sorte huls masse, " siger Brotherton.