Disse fjerne sorte babyhuller ser ud til at opføre sig dårligt - og eksperter er forvirrede

Radiobilleder af himlen har afsløret hundredvis af "baby" og supermassive sorte huller i fjerne galakser, med galaksernes lys, der hopper rundt på uventede måder.

Galakser er enorme kosmiske legemer, titusindvis af lysår i størrelse, består af gas, støv, og stjerner (som vores sol).

I betragtning af deres størrelse, du ville forvente, at mængden af ​​lys udsendt fra galakser ville ændre sig langsomt og støt, over tidsskalaer langt ud over en persons levetid.

Men vores forskning, offentliggjort i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society , fundet en overraskende population af galakser, hvis lys ændrer sig meget hurtigere, på blot få år.

Hvad er en radiogalakse?

Astronomer tror, ​​at der er et supermassivt sort hul i centrum af de fleste galakser. Nogle af disse er "aktive", hvilket betyder, at de udsender meget stråling.

Deres kraftige gravitationsfelter trækker stof ind fra deres omgivelser og river det fra hinanden til en kredsende donut af varmt plasma kaldet en "accretion disk".

Denne skive kredser om det sorte hul med næsten lysets hastighed. Magnetiske felter accelererer højenergipartikler fra disken i lang tid, tynde strømme eller "jets" langs det sorte huls rotationsakser. Da de kommer længere fra det sorte hul, disse stråler blomstrer til store svampeformede skyer eller "lapper".

Hele denne struktur er det, der udgør en radiogalakse, såkaldt, fordi det afgiver en masse radiofrekvent stråling. Det kan være hundredvis, tusinder eller endda millioner af lysår på tværs, og det kan derfor tage æoner at vise nogen dramatiske ændringer.

Astronomer har længe stillet spørgsmålstegn ved, hvorfor nogle radiogalakser huser enorme lapper, mens andre forbliver små og indespærrede. Der eksisterer to teorier. Den ene er, at strålerne holdes tilbage af tæt materiale omkring det sorte hul, ofte omtalt som frustrerede lapper.

Imidlertid, detaljerne omkring dette fænomen forbliver ukendte. Det er stadig uklart, om lapperne kun midlertidigt er begrænset af en lille, ekstremt tæt omgivende miljø - eller hvis de langsomt trænger gennem et større, men mindre tæt miljø.

Den anden teori til at forklare mindre lapper er, at jetflyene er unge og endnu ikke har udvidet sig til store afstande.

De gamle er røde, babyer er blå

Både unge og gamle radiogalakser kan identificeres ved en smart brug af moderne radioastronomi:at se på deres "radiofarve".

Vi så på data fra GaLactic og Extragalactic All Sky MWA (GLEAM) undersøgelsen, som ser himlen på 20 forskellige radiofrekvenser, giver astronomer et uovertruffent "radiofarve"-billede af himlen.

Ud fra data, babyradiogalakser ser blå ud, hvilket betyder, at de er lysere ved højere radiofrekvenser. I mellemtiden ser de gamle og døende radiogalakser røde ud og er lysere i de lavere radiofrekvenser.

Vi identificerede 554 babyradiogalakser. Da vi så på identiske data taget et år senere, vi var overraskede over at se 123 af disse hoppede rundt i deres lysstyrke, ser ud til at flimre. Dette efterlod os med et puslespil.

Noget mere end et lysår i størrelse kan ikke variere så meget i lysstyrke over mindre end et år uden at bryde fysikkens love. Så, enten var vores galakser langt mindre end forventet, eller der skete noget andet.

Heldigvis, vi havde de data, vi skulle bruge for at finde ud af det.

Tidligere forskning i radiogalaksers variabilitet har brugt enten et lille antal galakser, arkivdata indsamlet fra mange forskellige teleskoper, eller blev udført ved hjælp af kun en enkelt frekvens.

Til vores forskning, vi undersøgte mere end 21, 000 galakser over et år på tværs af flere radiofrekvenser. Dette gør det til den første "spektral variabilitet" undersøgelse, gør det muligt for os at se, hvordan galakser ændrer lysstyrke ved forskellige frekvenser.

Nogle af vores hoppende babyradiogalakser ændrede sig så meget i løbet af året, at vi tvivler på, at de overhovedet er babyer. Der er en chance for, at disse kompakte radiogalakser faktisk er angste teenagere, der hurtigt vokser til voksne meget hurtigere, end vi havde forventet.

Mens de fleste af vores variable galakser steg eller faldt i lysstyrke med nogenlunde samme mængde på tværs af alle radiofarver, nogle gjorde ikke. Også, 51 galakser ændrede sig i begge lysstyrker og farve, som kan være et fingerpeg om, hvad der forårsager variabiliteten.

Tre muligheder for, hvad der sker

1) Blinkende galakser

Når lys fra stjerner rejser gennem Jordens atmosfære, den er forvrænget. Dette skaber den blinkende effekt af stjerner, vi ser på nattehimlen, kaldet "scintillation". Lyset fra radiogalakserne i denne undersøgelse passerede gennem vores Mælkevejsgalakse for at nå vores teleskoper på Jorden.

Dermed, gassen og støvet i vores galakse kunne have forvrænget det på samme måde, resulterer i en blinkende effekt.

2) Kigger ned i tønden

I vores tredimensionelle univers, nogle gange skyder sorte huller højenergipartikler direkte mod os på Jorden. Disse radiogalakser kaldes "blazarer".

I stedet for at se lange tynde stråler og store svampeformede lapper, vi ser blazarer som en meget lille lys prik. De kan vise ekstrem variabilitet i korte tidsskalaer, da enhver lille udstødning af stof fra selve det supermassive sorte hul er rettet direkte mod os.

3) Sort hul bøvser

Når det centrale supermassive sorte hul "bøvser" nogle ekstra partikler, danner de en klump, der langsomt bevæger sig langs strålerne. Når klumpen breder sig udad, vi kan opdage det først i "radioblå" og så senere i "radiorød".

Så vi kan opdage gigantiske sorte hul-bøvser, der langsomt rejser gennem rummet.

Hvor hen nu?

Det er første gang, vi har haft den teknologiske evne til at udføre en storstilet variationsundersøgelse over flere radiofarver. Resultaterne tyder på, at vores forståelse af radiohimlen mangler, og måske er radiogalakser mere dynamiske, end vi havde forventet.

Efterhånden som den næste generation af teleskoper kommer online, især Square Kilometer Array (SKA), astronomer vil opbygge et dynamisk billede af himlen over mange år.

I mellemtiden, det er værd at se disse underligt opførende radiogalakser og holde særligt øje med de hoppende babyer, også.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.