Mysteriet med coronae omkring supermassive sorte huller bliver dybere

Forskere fra RIKEN og JAXA har brugt observationer fra ALMA radioobservatoriet beliggende i det nordlige Chile og administreret af et internationalt konsortium, herunder National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) til at måle, for første gang, styrken af ​​magnetiske felter nær to supermassive sorte huller i centrum af en vigtig type aktive galakser. Overraskende nok, styrkerne af magnetfelterne ser ikke ud til at være tilstrækkelige til at drive "coronae, "skyer af overophedet plasma, der observeres omkring de sorte huller i centrene af disse galakser.

Det har længe været kendt, at de supermassive sorte huller, der ligger i centrum af galakser, nogle gange overstråler deres værtsgalakser, har coronae af overophedet plasma omkring sig, ligner koronaen omkring Solen. For sorte huller, disse coronae kan opvarmes til en fænomenal temperatur på en milliard grader Celsius. Det har længe været antaget, at som solens, koronaerne blev opvarmet af magnetfeltenergier. Imidlertid, disse magnetiske felter var aldrig blevet målt omkring sorte huller, efterlader usikkerhed om den nøjagtige mekanisme.

I et papir fra 2014, forskergruppen forudsagde, at elektroner i plasmaet omkring de sorte huller ville udsende en særlig slags lys, kendt som synkrotronstråling, da de eksisterer sammen med de magnetiske kræfter i koronaen. Specifikt, denne stråling ville være i radiobåndet, betyder elektromagnetiske bølger med lang bølgelængde og lav frekvens. Og gruppen satte sig for at måle disse felter.

De besluttede at se på data fra to "nærliggende, "i astronomiske termer, aktive galaktiske kerner:IC 4329A, som er omkring 200 millioner lysår væk, og NGC 985, som er cirka 580 millioner lysår væk. De begyndte med at tage målinger ved hjælp af ALMA-observatoriet i Chile, og sammenlignede dem derefter med observationer fra to andre radioteleskoper:VLA-observatoriet i USA og ATCA-observatoriet i Australien, som måler lidt forskellige frekvensbånd. Holdet fandt ud af, at der faktisk var et overskud af radioemission, der stammede fra synkrotronstråling, ud over emissioner fra de "jetfly", der kastes ud af de sorte huller.

Gennem observationerne, holdet udledte, at koronaen havde en størrelse på omkring 40 Schwarzschild-radier, radius af et sort hul, hvorfra ikke engang lys kan slippe ud, og en styrke på omkring 10 gauss, en figur, der er en smule mere end det magnetiske felt ved jordens overflade, men en del mindre end det, der udsendes af en typisk køleskabsmagnet.

"Overraskelsen, " siger Yoshiyuki Inoue, avisens hovedforfatter, offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift , "er, at selvom vi bekræftede emissionen af ​​radiosynkrotronstråling fra koronaen i begge objekter, det viser sig, at det magnetiske felt, vi målte, er alt for svagt til at kunne drive den intense opvarmning af koronaerne rundt om disse sorte huller." Han bemærker også, at det samme fænomen blev observeret i begge galakser, antyder, at det kunne være et generelt fænomen.

Ser på fremtiden, Inoue siger, at gruppen planlægger at lede efter tegn på kraftige gammastråler, der skal ledsage radioemissionerne, for yderligere at forstå, hvad der sker i miljøet nær supermassive sorte huller.