Et sort hul har ryddet ud i dets nabolag
Vi kan ikke se dem direkte, men vi ved, at de er der. Supermassive sorte huller (SMBH'er) bor sandsynligvis i midten af enhver stor galakse. Deres overvældende tyngdekraft trækker materiale mod dem, hvor det samler sig i en tilvækstskive og venter på sin tur til at krydse begivenhedshorisonten til glemsel.
Men i en galakse har SMBH kvalt sit måltid og spyttet det ud, sendt materiale væk med høj hastighed og ryddet ud i hele nabolaget.
Vi har vidst, at der er noget i hjertet af store galakser siden begyndelsen af 1960'erne, da astronomer opdagede en uforklarlig radiokilde i centrum af en gigantisk elliptisk galakse. Astronomer troede, det var en stjerne, men dens spektrum gav ikke mening. Og da det var så langt væk, omkring 2,4 milliarder lysår væk, betød det, at det udsendte energien fra hundredvis af galakser. Hastigheden af lys udsendt af objektet varierede, og udtrykket kvasar (kvasistjerneobjekt) blev skabt for at beskrive det.
Flere kvasarer blev opdaget i de følgende år, og til sidst indså astronomer, at gas, der faldt ind i en massiv kompakt genstand, kunne skabe det, de så. Flere undersøgelser viste, at gassen danner en roterende skive omkring objektet, kaldet en tilvækstskive. Astronomer observerede også stjerner, der bevægede sig mærkeligt nær galaksernes centrum, og kun et massivt objekt kunne forklare deres hastigheder og bevægelser.
I 1970'erne troede astronomer, at der var et af disse massive objekter i Mælkevejens centrum. I 1974 opdagede astronomer den og kaldte den Sagitarrius A-stjerne. Til sidst viste flere og flere beviser, at de fleste, hvis ikke alle, store galakser har SMBH'er i deres centrum. Nu forstår vi sammenhængen mellem tilvækstskiven, det sorte hul og aktive galaktiske kerner (AGN), som er sorte huller, der aktivt forbruger materiale og udsender masser af stråling.
Så dette er vores nuværende billede af SMBH'er. De er massive kompakte objekter, der lurer i centrum af galakser. De kan have hundreder af millioner, endda milliarder, af solmasser. SMBH'er trækker materiale mod dem, og materialet samler sig i en tilvækstskive. Skiven varmes op og udsender stråling, og sammenfiltrede magnetfelter får astrofysiske jetfly til at skyde ud af polerne.
Ikke alt materialet i tilvækstskiven kommer forbi begivenhedshorisonten. SMBH'er forbruger kun en brøkdel af diskmaterialet. Når de når Eddington-grænsen, sendes resten væltende ud i rummet og trækker noget af gassen i det galaktiske centrum med sig.
Astronomer har set en fjern SMBH i galaksen Markarian 817, der har brudt dette billede. Ud over en SMBH's accretion disk danner neutral gas og støv en torus. I samme region findes skyer af interstellar stjernedannende gas lige uden for SMBH's gravitationsrækkevidde. Den fjerne SMBH sendte så meget materiale fra disken ud i rummet med høj hastighed, at den fjernede al gassen i regionen. Den kvælede stjernedannelse i det galaktiske centrum.
Opdagelsen præsenteres i ny forskning i The Astrophysical Journal Letters . Den har titlen "Fierce Feedback in an Obscured, Sub-Eddington State of the Seyfert 1.2 Markarian 817." Hovedforfatteren er Miranda Zak, en bachelorforsker ved University of Michigan.
Astronomer har tidligere fundet SMBH'er, der driver materiale væk fra deres galaktiske centre. De kalder denne "sort hul-vind", og de har opdaget det omkring ekstremt lyse accretion-skiver, der har nået grænsen for, hvor meget materiale de kan akkumulere. Den sorte huls vind kaster det overskydende materiale ud i rummet.
Men i Markarian 817 er disken ikke særlig lysstærk. Det betyder, at den ikke bør være ved Eddington-grænsen eller masseakkumuleringsgrænsen. Det er kun "snack" ifølge en pressemeddelelse, der annoncerer opdagelsen.
"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." sagde undersøgelsens medforfatter Miranda Zak.
I videnskabelige termer kaldes disse vinde for ultrahurtige udstrømninger (UFO'er). UFO'er har hastigheder på mange millioner miles i timen, og astronomer har fundet dem, der kommer fra tilvækstskiver, der har nået deres Eddington-grænser. Men det er anderledes.
"UFO'er detekteres ofte ved eller over Eddington-grænsen; dette resultat signalerer, at sorte hul-tilvækst har potentialet til at forme værtsgalakser selv ved beskedne Eddington-fraktioner," skriver forfatterne i deres forskning.
Sort hul-tilvækst og de resulterende UFO'er kan slukke stjernedannelse nær det galaktiske centrum ved at blæse al gas væk. Den kraftige vind transporterer også SMBH'ens brændstof væk, og uden ny gas til at fodre dens accretion-skive udsender den langt mindre lys.
"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 stat antyder, at sorte huller kan omforme deres værtsgalakser meget mere end tidligere antaget," tilføjede medforfatter Elias Kammoun, en astronom ved Roma Tre University i Italien.
Flere teleskoper og observatorier bidrog til denne opdagelse. Når materiale i en accretion-skive opvarmes, udsender det røntgenstråler. Men da forskerne observerede Markarian 817 med NASAs Swift-observatorium, var røntgenstrålerne næsten uopdagelige. "Røntgensignalet var så svagt, at jeg var overbevist om, at jeg gjorde noget forkert!" udbrød hovedforfatter Miranda Zak.
Men Swift er ikke vores bedste røntgenobservatorium. Så astronomerne henvendte sig til ESA's XMM-Newton røntgenobservatorium. Disse observationer viste, at Markarian 817's UFO blokerede røntgenstråler fra SMBH's corona, hullets umiddelbare omgivelser. Et andet røntgenobservatorium, NASAs NuSTAR-teleskop, bekræftede disse observationer:røntgenstrålerne var der, bare tilsløret.
Markarian 817's UFO varede kun omkring et år. Men i løbet af den tid omformede den galaksens centrum. Denne undersøgelse viser i klare detaljer, hvordan sorte huller og deres værtsgalakser former hinanden og har kraftige effekter på hinandens evolution.
Undersøgelsen kaster også lys over, hvorfor nogle galaktiske centre, inklusive Mælkevejen, ikke udviser meget aktiv stjernedannelse. SMBH'erne i deres centre har blæst den stjernedannende gas væk. Men det kan kun ske, hvis UFO'en både er kraftig nok og langtidsholdbar nok.
SMBH-tilvækst og feedback, og hvordan det former den galakse, der er vært for det, er noget astrofysikere er ivrige efter at lære mere om. I dette tilfælde spillede ESA's XMM-Newton en afgørende rolle i at bestemme, hvad der foregik i Markarian 817.
Norbert Schartel er projektforsker for XMM-Newton. Selvom det ikke er en direkte del af denne forskning, talte Schartel om, hvor vigtigt XMM-Newton er for at tyde, hvad der foregår i nærheden af SMBH'er.
"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," sagde Schartel.
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 Universe Today
Sidste artikelEn ny generation af rumfly drager fordel af det nyeste inden for teknologi
Næste artikel10 år forberedelse til Armageddon
Varme artikler
-
Forskere pusler om et massivt stjernesystemKunstnerindtryk af galakse. Kredit:Pixabay Tidligere i år, et internationalt hold af videnskabsmænd annoncerede den anden påvisning af et gravitationsbølgesignal fra kollisionen af to neutronstj -
NASAs Webb-teleskop vil give en optælling af spæde stjerner i stjernernes børnehaveDette billede af den stjernedannende sky NGC 346 er en kombination af multibølgelængdelys fra NASAs Spitzer Space Telescope (infrarødt), European Southern Observatorys New Technology Telescope (synlig -
Total udslettelse for supermassive stjernerKunstnerens koncept for SN 2016iet parustabil supernova. Illustration af Joy Pollard. Kredit:Gemini Observatory/NSF/AURA/ En frafalden stjerne, der eksploderer i en fjern galakse, har tvunget astr -
Billede:Pandora, den blivende perturberKredit:NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute Da Cassini skyndte sig mod sit fatale møde med Saturn, rumfartøjet vendte sig for at fange dette sidste blik på Saturns måne Pandora ved siden af
- NASA ser den tropiske storm Fernanda glide ind i det centrale Stillehav
- Vandlån:En usynlig, global mestringsstrategi for husholdningsvandproblemer
- Sort hul skaber stjerneperler på en snor
- Ny metode bestemmer planetarisk regolits termiske ledningsevne
- Hvad er en ikke-flygtig opløsning?
- Forskerhold rekonstruerer motor-lastkompleks til ciliær transport