Rosetta-stenen af ​​aktive galaktiske kerner dechifreret

En galakse med mindst ét ​​aktivt supermassivt sort hul – ved navn OJ 287 – har tidligere forårsaget mange irritationer og spørgsmål. Den udsendte stråling fra dette objekt spænder vidt - fra radioen til de højeste energier i TeV-regimet. Den potentielle periodicitet i den variable optiske emission gjorde denne galakse til en kandidat til at være vært for et supermassivt binært sort hul i dens centrum. Objektet blev således mærket som en Rosetta-sten af ​​aktive galaktiske kerner, der udtrykte håbet om, at dette objekt kunne være et prototypisk objekt og en gang dechifreret, kunne forklare grundlæggende egenskaber ved aktive sorte huller generelt. Nu har et internationalt hold af astronomer ledet af Max Planck-forskere opdaget, at den aktive galaktiske kerne i OJ 287 genererer en jævnt fremadskridende jet på en tidsskala på omkring 22 år. Præcessionen af ​​den observerede jetstråle kunne også forklare variationen i galaksens stråling. Denne påvisning løser mange gåder på én gang og giver en nøgle til at forstå variabiliteten i aktive galaktiske kerner.

Resultaterne er offentliggjort i tidsskriftet Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society (21. juni 2018).

Det tog lang tid at tyde de egyptiske hieroglyffer, pyramidernes indskrifter. Det lykkedes endelig ved hjælp af den såkaldte Rosetta-sten, der blev fundet i 1799. Denne stele var indskrevet med tre versioner af den samme tekst - en på oldægyptisk ved hjælp af hieroglyfisk skrift, en i demotisk skrift, og den nederste på oldgræsk. Ved at indse, at det er den samme tekst, de gådefulde hieroglyffer kunne tydes og oversættes ved hjælp af det oldgræske sprog. Denne opdagelse åbnede et helt nyt vindue til at forstå den gamle egyptiske kultur. Et forskerhold har nu dechifreret strålen fra en galakse, som er blevet navngivet blazarernes Rosetta-sten. Blazarer er aktive galaktiske kerner, hvor et centralt supermassivt sort hul bliver fodret.

Den velkendte galakse OJ 287 i en afstand på omkring 3,5 milliarder lysår rummer mindst ét ​​supermassivt sort hul, der vejer Millioner til milliarder af solmasser. Det supermassive sorte hul er aktivt og producerer en jet - en plasmastrøm, som stammer fra det centrale kerneområde af galakser i nærheden af ​​det centrale sorte hul. Denne jet kan observeres ved radiobølgelængder. Galaksen er også et velkendt mål for optiske astronomer. Lysstyrkeudsvingene i denne galakse i det optiske regime er legendariske og er blevet observeret siden slutningen af ​​det 19. århundrede, giver en af ​​de længste lyskurver i astronomi.

Imidlertid, på trods af årtiers radioobservationer af mange jetkilder og mange sofistikerede undersøgelser, jetfly forblev gådefulde. Traditionelt, oprindelsen af ​​jetlysstyrkevariationerne observeret ved radiobølgelængder blev tilskrevet jetfødemekanismen af ​​det centrale sorte hul-system. På den anden side, de observerede bevægelige træk i jetflyene - kaldet knob - blev tilskrevet stød, der rejste i jetflyet. Forskere ledte efter en sammenhæng mellem begge fænomener, men dette kunne indtil videre ikke gøres konsekvent.

Forskerholdet ledet af Silke Britzen fra Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) i Bonn brugte en smart observationsteknik til at overvåge strålen fra OJ 287 tæt på dens opsendelsessted nær det centrale sorte hul i dyrebare detaljer. Teknikken med radiointerferometri involverer radioteleskoper rundt om på kloden for at konstruere et virtuelt monsterteleskop af jordstørrelsesdiameter, der er i stand til at zoome ind i selve galaksernes centre og til at observere jetfly tæt på det centrale sorte hul med hidtil uset opløsning.

Ved at overveje et stort datasæt, der strækker sig over en lang periode, holdet har nu fundet stærk indikation på, at begge fænomener har samme oprindelse:begge typer observationer kan kun forklares ved jetflyets bevægelse. Selve jetflyet fortrænger. Michal Zajacek, også fra MPIfR, hvem har lavet modelleringen af ​​præcessionsmodellen:"Lysstyrkevariationerne er et resultat af jetpræcessionen, der inducerer en variation af Doppler-forstærkningen, når synsvinklen for jetstrålen ændres. Det var virkelig overraskende, da vi fandt ud af, at ikke kun jetprecessionen , det ser også ud til at følge en mindre nutationslignende bevægelse. Den kombinerede præcession-nutationsbevægelse fører til radiovariabiliteten og kan også forklare nogle af lysudbrudene."

"Vi indså, at det er den samme fysiske proces, der forklarer både jetflyet, der vandrer på himlen, og galaksens lysstyrkevariationer - det er jetstrømmens bevægelsesændring. Det hele er geometri og deterministisk. Ingen magi involveret, indtil nu", tilføjer Silke Britzen. "Dette giver en unik mulighed for at forstå jetflyene og deres potentielle oprindelse i umiddelbar nærhed af det sorte hul. Dette jetfly fungerer virkelig som Rosetta-sten for os og vil gøre det muligt at forstå jetfly og deres aktive sorte huller meget mere fundamentalt."

Britzen og hendes team er overbevist om, at præcessionsscenariet også kan forklare de 130 år med optisk afbrænding af denne kilde, men som altid, Der kræves flere data og mere arbejde til en endelig bekræftelse.

Der er stadig et presserende spørgsmål om oprindelsen af ​​jetpræcessionen. Præcession er en fysisk proces, der er velkendt fra snurretoppe eller Jorden selv. Vores planets rotationsakse er ikke stabil, men kredser i rummet med en periode på 26, 000 år på grund af solens og månens tidevandspåvirkning. For jetpræcessionen i OJ 287 har holdet angivet to mulige scenarier. "Vi har enten et system med to supermassive sorte huller med den diskudsendende jet tvunget til at slingre af tidevandseffekter af det sekundære sorte hul, eller et enkelt sort hul, der tidevandsmæssigt interagerer med en forkert justeret accretionsskive." konkluderer Christian Fendt fra Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) i Heidelberg.

På den ene eller anden måde, strålen fra den aktive galakse OJ 287 er en af ​​de bedst forståede jetfly hidtil og vil helt sikkert også blive brugt til at tyde andre ekstragalaktiske jetfly. Det kan endda hjælpe til yderligere at opklare den gådefulde aktivitet af supermassive sorte huller.