Magnetisk felt holder muligvis det sorte hul i Mælkevejene stille

Supermassive sorte huller findes i centrum af de fleste galakser, og vores Mælkevej er ingen undtagelse. Men mange andre galakser har meget aktive sorte huller, hvilket betyder, at der falder meget materiale ind i dem, udsender højenergistråling i denne "fodringsproces". Mælkevejens centrale sorte hul, på den anden side, er forholdsvis stille. Nye observationer fra NASAs Stratosfæriske Observatorium for Infrarød Astronomi, SOFIA, hjælper videnskabsmænd med at forstå forskellene mellem aktive og stille sorte huller.

Disse resultater giver hidtil uset information om det stærke magnetfelt i centrum af Mælkevejsgalaksen. Forskere brugte SOFIAs nyeste instrument, det højopløselige luftbårne bredbåndskamera-Plus, HAWC+, at foretage disse målinger.

Magnetiske felter er usynlige kræfter, der påvirker ladede partiklers veje, og har betydelige virkninger på stofs bevægelser og udvikling i hele universet. Men magnetiske felter kan ikke afbildes direkte, så deres rolle er ikke godt forstået. HAWC+ instrumentet detekterer polariseret langt-infrarødt lys udsendt af himmelske støvkorn, som er usynlig for menneskelige øjne. Disse korn retter sig vinkelret på magnetfelter. Fra SOFIA-resultaterne, astronomer kan kortlægge formen og udlede styrken af ​​det ellers usynlige magnetfelt, hjælper med at visualisere denne grundlæggende naturkraft.

"Dette er et af de første tilfælde, hvor vi virkelig kan se, hvordan magnetiske felter og interstellart stof interagerer med hinanden, " bemærkede Joan Schmelz, Universities Space Research Center astrofysiker ved NASA Ames Research Center i Californiens Silicon Valley, og en medforfatter på et papir, der beskriver observationerne. "HAWC+ er en game-changer."

Tidligere observationer fra SOFIA viser den skrå ring af gas og støv, der kredser om Mælkevejens sorte hul, som kaldes Skytten A* (udtales "Skytten A-stjerne"). Men de nye HAWC+ data giver et unikt billede af magnetfeltet i dette område, som ser ud til at spore regionens historie gennem de sidste 100, 000 år.

Detaljer om disse SOFIA-magnetfeltobservationer blev præsenteret på mødet i juni 2019 i American Astronomical Society og vil blive indsendt til Astrofysisk tidsskrift .

Tyngdekraften af ​​det sorte hul dominerer dynamikken i centrum af Mælkevejen, men magnetfeltets rolle har været et mysterium. De nye observationer med HAWC+ afslører, at magnetfeltet er stærkt nok til at begrænse gassens turbulente bevægelser. Hvis magnetfeltet kanaliserer gassen, så den strømmer ind i selve det sorte hul, det sorte hul er aktivt, fordi den spiser meget gas. Imidlertid, hvis magnetfeltet kanaliserer gassen, så den strømmer ind i en bane omkring det sorte hul, så er det sorte hul stille, fordi det ikke indtager nogen gas, der ellers i sidste ende ville danne nye stjerner.

Forskere kombinerede mellem- og fjerninfrarøde billeder fra SOFIAs kameraer med nye strømlinjer, der visualiserer retningen af ​​magnetfeltet. Den blå y-formede struktur (se figur) er varmt materiale, der falder mod det sorte hul, som er placeret i nærheden af ​​hvor de to arme af y-formen skærer hinanden. Ved at lægge strukturen af ​​det magnetiske felt over billedet afslører det, at magnetfeltet følger formen af ​​den støvede struktur. Hver af de blå arme har sin egen feltkomponent, der er fuldstændig adskilt fra resten af ​​ringen, vist i pink. Men der er også steder, hvor marken viger væk fra de vigtigste støvstrukturer, såsom de øverste og nederste endepunkter af ringen.

"Spiralformen af ​​magnetfeltet kanaliserer gassen ind i en bane omkring det sorte hul, " sagde Darren Dowell, en videnskabsmand ved NASAs Jet Propulsion Laboratory, hovedefterforsker for HAWC+-instrumentet, og hovedforfatter af undersøgelsen. "Dette kan forklare, hvorfor vores sorte hul er stille, mens andre er aktive."

De nye SOFIA og HAWC+ observationer hjælper med at bestemme, hvordan materiale i det ekstreme miljø af et supermassivt sort hul interagerer med det, herunder at tage fat på et mangeårigt spørgsmål om, hvorfor det centrale sorte hul i Mælkevejen er relativt svagt, mens dem i andre galakser er så lyse.