XMM-Newton opdager et sort hul, der kaster raserianfald

Sorte huller er som temperamentsfulde småbørn. De spilder mad hele tiden, men ESA's XMM-Newton har fanget et sort hul i færd med at "vælte bordet" under et ellers civiliseret måltid.

Denne handling forhindrer galaksen omkring det sorte hul i at danne nye stjerner, hvilket giver os indsigt i, hvordan sorte huller og galakser udvikler sig sammen.

I hjertet af enhver stor galakse ligger et supermassivt sort hul, hvis enorme tyngdekraft trækker gas fra omgivelserne. Når gassen spiraler indad, samler den sig i en flad "tilvækstskive" omkring det sorte hul, hvor den opvarmes og lyser op. Med tiden passerer den gas, der er tættest på det sorte hul, point of no return og bliver opslugt.

Sorte huller forbruger dog kun en brøkdel af den gas, der spiraler mod dem. Mens det omkranser et sort hul, bliver noget stof slynget ud i rummet igen, ligesom hvordan et rodet lille barn spilder meget af det, der ligger på deres tallerken.

I mere dramatiske episoder vil et sort hul vende over hele middagsbordet:Gas i tilvækstskiven bliver slynget ud i alle retninger med så høje hastigheder, at det rydder den omgivende interstellare gas ud. Dette fratager ikke kun det sorte hul for mad, men det betyder også, at ingen nye stjerner kan dannes over et stort område, hvilket ændrer galaksens struktur.

Indtil nu var denne ultrahurtige "sort hul-vind" kun blevet detekteret fra ekstremt lyse accretion-skiver, som er på grænsen af, hvor meget stof de kan trække ind. Denne gang detekterede XMM-Newton ultrahurtig vind i en en udpræget gennemsnitlig galakse, som man kan sige "kun snacking". Fundet er rapporteret i The Astrophysical Journal Letters .

"Du kan forvente meget hurtige vinde, hvis en blæser blev tændt til dens højeste indstilling. I galaksen, vi studerede, kaldet Markarian 817, blev blæseren tændt ved en lavere effektindstilling, men der var stadig utroligt energiske vinde, der blev genereret." bemærker undergraduate forsker Miranda Zak (University of Michigan), som spillede en central rolle i denne forskning.

"Det er meget ualmindeligt at observere ultrahurtige vinde, og endnu mindre almindeligt at opdage vinde, der har nok energi til at ændre karakteren af ​​deres værtsgalakse. Det faktum, at Markarian 817 producerede disse vinde i omkring et år, mens de ikke var i en særlig aktiv tilstand, tyder på, at sorte huller kan omforme deres værtsgalakser meget mere end tidligere antaget," tilføjer medforfatter Elias Kammoun, astronom ved Roma Tre University, Italien.

Røntgenstråler blokeret af vinden

Aktive galaktiske centre udsender højenergilys, inklusive røntgenstråler. Markarian 817 skilte sig ud for forskerne, fordi det gik frygteligt stille. Da Miranda observerede galaksen ved hjælp af NASAs Swift-observatorium, fortæller Miranda:"Røntgensignalet var så svagt, at jeg var overbevist om, at jeg gjorde noget forkert."

Opfølgende observationer ved hjælp af ESA's mere følsomme røntgenteleskop XMM-Newton afslørede, hvad der virkelig skete:Ultrahurtige vinde, der kom fra tilvækstskiven, virkede som et svøb og blokerede røntgenstrålerne udsendt fra de umiddelbare omgivelser. sort hul (kaldet corona). Disse målinger blev understøttet af observationer foretaget med NASAs NuSTAR-teleskop.

En detaljeret analyse af røntgenmålingerne viste, at centrum af Markarian 817, langt fra at sende et enkelt "pust" gas ud, frembragte en bygestorm over et bredt område i tilvækstskiven. Vinden varede i flere hundrede dage og bestod af mindst tre forskellige komponenter, der hver bevægede sig med flere procent af lysets hastighed.

Dette løser et åbent puslespil i vores forståelse af, hvordan sorte huller og galakserne omkring dem påvirker hinanden. Der er mange galakser – inklusive Mælkevejen – der ser ud til at have store områder omkring deres centre, hvor meget få nye stjerner dannes. Dette kan forklares med sorte hul-vinde, der fjerner den stjernedannende gas, men dette virker kun, hvis vinden er hurtig nok, opretholdes længe nok og genereres af sorte huller med typiske aktivitetsniveauer.

"Mange udestående problemer i studiet af sorte huller er et spørgsmål om at opnå påvisninger gennem lange observationer, der strækker sig over mange timer for at fange vigtige begivenheder. Dette fremhæver XMM-Newton-missionens primære betydning for fremtiden. Ingen anden mission kan levere kombination af dens høje følsomhed og dens evne til at foretage lange, uafbrudte observationer," siger Norbert Schartel, ESA's XMM-Newton-projektforsker.

Flere oplysninger: Miranda K. Zak et al., Fierce Feedback in an Obscured, Sub-Eddington State of the Seyfert 1.2 Markarian 817, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad1407

Journaloplysninger: Astrofysiske journalbreve

Leveret af The Cyprus Planetarium