Et sort hul eller to? Støvskyer kan forklare forvirrende træk ved aktive galaktiske kerner

Forskere ved University of California, Santa Cruz (UCSC), tro støvskyer, snarere end to sorte huller, kan forklare de træk, der findes i aktive galaktiske kerner (AGN'er). Holdet offentliggør deres resultater i dag (14. juni) i et papir i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .

Mange store galakser har en AGN, et lille lyst centralt område drevet af stof, der spiraler ind i et supermassivt sort hul. Når disse sorte huller kraftigt sluger stof, de er omgivet af varme, hurtigt bevægende gas kendt som "bredlinjeområdet" (såkaldt fordi spektrallinjerne fra dette område udvides af gassens hurtige bevægelse).

Emissionen fra denne gas er en af ​​de bedste kilder til information om massen af ​​det centrale sorte hul, og hvordan det vokser. Naturen af ​​denne gas er imidlertid dårligt forstået; især er der mindre emission end forventet fra gas, der bevæger sig ved visse hastigheder. Nedbrydningen af ​​simple modeller har fået nogle astrofysikere til at tro, at mange AGN'er måske ikke har ét, men to sorte huller i sig.

Den nye analyse ledes af Martin Gaskell, en forskningsmedarbejder i astronomi og astrofysik ved UCSC. I stedet for at påberåbe sig to sorte huller, det forklarer meget af den tilsyneladende kompleksitet og variabilitet af emissionerne fra bredlinjeområdet som resultaterne af små støvskyer, der delvist kan skjule de inderste områder af AGN'er.

Gaskell kommenterer:"Vi har vist, at en masse mystiske egenskaber ved aktive galaktiske kerner kan forklares ved, at disse små støvede skyer forårsager ændringer i det, vi ser."

Medforfatter Peter Harrington, en UCSC kandidatstuderende, der begyndte at arbejde på projektet som en bachelor, forklarede, at gas, der spiraler mod en galakses centrale sorte hul, danner en flad "accretion disk", " og den overophedede gas i accretionsskiven udsender intens termisk stråling. Noget af dette lys "genoparbejdes" (absorberes og genudsendes) af brint og andre gasser, der hvirvler over accretionsskiven i bredlinjeområdet. Ud over dette er et område med støv.

"Når støvet krydser en vis tærskel, bliver det udsat for den stærke stråling fra accretionskiven, " sagde Harrington. Forfatterne mener, at denne stråling er så intens, at den blæser støvet væk fra disken, hvilket resulterer i en klumpet udstrømning af støvskyer, der starter i yderkanten af ​​bredlinjeområdet.

Effekten af ​​støvskyerne på det udsendte lys er at få lyset, der kommer bagfra, til at se svagere og rødere ud, ligesom jordens atmosfære får solen til at se svagere og rødere ud ved solnedgang. Gaskell og Harrington udviklede en computerkode til at modellere virkningerne af disse støvskyer på observationer af bredlinjeområdet.

De to videnskabsmænd viser også, at ved at inkludere støvskyer i deres model, det kan replikere mange træk ved emission fra bredlinjeområdet, som længe har undret astrofysikere. I stedet for at gassen skifter, asymmetrisk fordeling, der er svær at forklare, gassen er simpelthen i uniform, symmetrisk, turbulent skive omkring det sorte hul. De tilsyneladende asymmetrier og ændringer skyldes, at støvskyer passerer foran bredlinjeområdet og får områderne bagved til at se svagere og rødere ud.

"Vi synes, det er en meget mere naturlig forklaring på asymmetrierne og ændringerne end andre mere eksotiske teorier, såsom binære sorte huller, der er blevet påberåbt for at forklare dem, " sagde Gaskell. "Vores forklaring lader os bevare enkelheden af ​​standard AGN-modellen af ​​stof, der spiraler på et enkelt sort hul."