Kosmisk filament sonderer vores galaksers gigantiske sorte hul

Centrum af vores galakse er blevet intenst undersøgt i mange år, men det rummer stadig overraskelser for videnskabsmænd. En slangelignende struktur, der lurer nær vores galakses supermassive sorte hul, er den seneste opdagelse, der frister astronomer.

I 2016 Farhad Yusef-Zadeh fra Northwestern University rapporterede opdagelsen af ​​en usædvanlig filament nær midten af ​​Mælkevejsgalaksen ved hjælp af NSF's Karl G. Jansky Very Large Array (VLA). Glødetråden er omkring 2,3 lysår lang og buer rundt for at pege på det supermassive sorte hul, kaldet Skytten A* (Sgr A*), beliggende i det galaktiske centrum.

Nu, et andet hold af astronomer har brugt en banebrydende teknik til at producere billedet af den højeste kvalitet, der endnu er opnået af dette buede objekt.

"Med vores forbedrede image, vi kan nu følge denne filament meget tættere på galaksens centrale sorte hul, og det er nu tæt nok til at indikere for os, at det skal stamme der, " sagde Mark Morris fra University of California, Los Angeles, der ledede undersøgelsen. "Imidlertid, vi har stadig mere arbejde at gøre for at finde ud af, hvad den sande natur af denne filament er."

Forskerne har overvejet tre hovedforklaringer på filamentet. Den første er, at det er forårsaget af højhastighedspartikler sparket væk fra det supermassive sorte hul. Et roterende sort hul koblet med gas, der spiraler indad, kan producere en roterende, lodret tårn af magnetfelt, der nærmer sig eller endda tråder begivenhedshorisonten, point of no return for indfaldende stof. Inden for dette tårn, partikler ville blive fremskyndet og producere radioemission, når de spiraler rundt om magnetfeltlinjer og strømmer væk fra det sorte hul.

Sekundet, mere fantastisk, Muligheden er, at filamentet er en kosmisk streng, teoretisk, endnu uopdagede objekter, der er lange, ekstremt tynde genstande, der fører masse og elektriske strømme. Tidligere, teoretikere havde forudsagt, at kosmiske strenge, hvis de findes, ville migrere til galaksernes centre. Hvis strengen bevæger sig tæt nok på det centrale sorte hul, kan den blive fanget, når en del af strengen krydser begivenhedshorisonten.

Den sidste mulighed er, at positionen og retningen af ​​filamentet, der flugter med det sorte hul, blot er tilfældige superpositioner, og der er ingen reel sammenhæng mellem de to. Dette ville antyde, at det er som snesevis af andre kendte filamenter fundet længere væk fra centrum af galaksen. Imidlertid, sådan en tilfældighed sker næppe ved et tilfælde.

"En del af spændingen ved videnskab er at snuble over et mysterium, der ikke er let at løse, " sagde medforfatter Jun-Hui Zhao fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Messe. "Selvom vi ikke har svaret endnu, vejen til at finde det er fascinerende. Dette resultat motiverer astronomer til at bygge næste generations radioteleskoper med banebrydende teknologi."

Hvert af de scenarier, der undersøges, vil give spændende indsigt, hvis det viser sig sandt. For eksempel, hvis filamentet er forårsaget af partikler, der udstødes af Sgr A*, dette ville afsløre vigtig information om magnetfeltet i dette specielle miljø, viser, at det er glat og ordentligt frem for kaotisk.

Den anden mulighed, den kosmiske streng, ville give det første bevis for en meget spekulativ idé med dybtgående implikationer for forståelsen af ​​tyngdekraften, rum-tid og selve universet.

Beviser for ideen om, at partikler bliver magnetisk sparket væk fra det sorte hul, ville komme fra at observere, at partikler længere væk fra Sgr A* er mindre energiske end dem tæt på. En test for den kosmiske strengidee vil udnytte forudsigelsen fra teoretikere, som strengen skal bevæge sig med en høj brøkdel af lysets hastighed. Opfølgningsobservationer med VLA bør være i stand til at detektere det tilsvarende skift i positionen af ​​filamentet.

Selvom filamentet ikke er fysisk bundet til Sgr A*, bøjningen i form af denne filament er stadig usædvanlig. Bøjningen falder sammen med, og kan være forårsaget af, en chokbølge, beslægtet med et sonisk boom, hvor eksplosionsbølgen fra en eksploderet stjerne kolliderer med de kraftige vinde, der blæser væk fra massive stjerner, der omgiver det centrale sorte hul.

"Vi vil fortsætte med at jage, indtil vi har en solid forklaring på dette objekt, " sagde medforfatter Miller Goss, fra National Radio Astronomy Observatory i Socorro, Ny mexico. "Og vi sigter efter at producere endnu bedre, mere afslørende billeder."

Et papir, der beskriver disse resultater, udkom den 1. december, 2017 udgave af The Astrofysiske tidsskriftsbreve .