Opdaget:Energisk varm vind fra aktiv galaktisk kerne med lav lysstyrke

Supermassive sorte huller i universet sluger gas omkring dem. Den indfaldende gas kaldes sort hul-tilvækststrøm. I en undersøgelse offentliggjort i Natur astronomi , gruppen ledet af prof. YUAN Feng ved Shanghai Astronomical Observatory (SHAO) fra det kinesiske videnskabsakademi, sammen med gruppen ledet af prof. LI Zhiyuan ved Nanjing Universitet, fundet direkte beviser for eksistensen af ​​en energisk varm vind sendt fra den varme tilvækststrøm på et svagt tiltagende supermassivt sort hul, repræsenterer et skridt i retning af at forstå tilvækstprocesser omkring sort hul.

Der findes et supermassivt sort hul i næsten alle galakser i universet. Gassen omkring det sorte hul vil blive ophobet og danne en tilvækstskive. Kraftig stråling udsendes fra accretion disken, som er oprindelsen til strålingen i det første billede af sorte huller, folk har fået i 2019.

Afhængigt af gastemperaturen, sorte huls tilvækststrømme er opdelt i to typer, nemlig kolde og varme. Teoretiske undersøgelser udført af SHAO-gruppen i løbet af de sidste ti år forudsagde, at stærk vind skal eksistere i varme tilvækststrømme, der typisk føder aktive galaktiske kerner med lav lysstyrke (LLAGN). Disse vinde har også vist sig at spille en afgørende rolle i galakseudviklingen, ifølge den avancerede kosmologiske simulering Illustris-TNG. Imidlertid, direkte observationsbevis for en sådan vind viste sig at være svær at opnå.

Forskerne i denne undersøgelse fandt stærke observationsbeviser for en energisk udstrømning fra M81*, en prototype LLAGN, der bor i den nærliggende massive spiralgalakse Messier 81 ved at analysere et røntgenspektrum af høj kvalitet. Spektret, som har enestående opløsning og følsomhed, blev taget af Chandra X-ray Observatory i årene 2005-2006, men forblev uudforsket for vindaspektet indtil nu.

Udstrømningen fra M81* er bevist af et par Fe XXVI Lyα-emissionslinjer, der næsten symmetrisk rødforskudte og blåskiftede med en bulk-sigtehastighed på 2800 kilometer i sekundet, og et højt Fe XXVI Lya-til-Fe XXV Ka-linjeforhold, der indebærer en temperatur på 140 millioner grader Kelvin af det linjeemitterende plasma.

For at fortolke højhastigheds- og højtemperaturplasmaet, forskerne udførte magnetohydrodynamiske simuleringer af den varme tilvækststrøm på M81* og producerede syntetisk røntgenspektrum af vinden udsendt fra den varme tilvækststrøm som forudsagt af de numeriske simuleringer. De forudsagte emissionslinjer var i overensstemmelse med Chandra-spektret, bevis for eksistensen af ​​en varm vind. Energetik af denne vind viste sig at være tilstrækkelig stærk til at påvirke det nære miljø af M81*.

Denne undersøgelse afslørede den manglende forbindelse mellem observationer og teorien om varme tilvækststrømme, samt de seneste kosmologiske simuleringer med AGN-feedback.