Lurte du noen gang på hvordan det ville være å se hva som skjer med en galakse i nærheten av et svart hull? For alle oss som husker den fantastiske Disney-filmen, ville det være en bemerkelsesverdig - om ikke hypnotisk - opplevelse. Nå, takket være de kraftige observasjonsverktøyene til Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), har to internasjonale astronomiteam hatt muligheten til å studere jetstråene med sorte hull i nærheten av deres galaktiske kjerner og se hvordan de påvirker nabolaget deres. Forskerne har fanget den beste utsikten så langt av en molekylær gasssky rundt et nærliggende, stille, hull og fikk en overraskende blikk på basen til en massiv jet nær et fjernt hull.
Dette er ikke lettvektere. De sorte hullene astronomene studerer veier i flere milliarder solmasser og gjør hjemmene deres i sentrum av nesten alle galakser i universet - inkludert Melkeveien. En gang i tid var disse gåtefulle galaktiske fenomenene travle skapninger. De absorberte enorme mengder materie fra omgivelsene sine, og lyste som lyse beacons. Disse tidlige sorte hullene skubber små mengder av saken de tok inn gjennom svært kraftige jetfly, men deres nåværende kolleger er ikke like aktive. Mens ting kan ha endret seg litt med tiden, spiller korrelasjonen mellom svart hull og deres omgivelser fortsatt en avgjørende rolle i hvordan galakser utvikler seg. I det aller siste av studiene, begge publisert i dag i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics, ansatte astronomer ALMA for å undersøke svart hullstråler på veldig forskjellige skalaer: et nærliggende og relativt stille svart hull i galaksen NGC 1433 og et veldig fjernt og aktivt objekt kalt PKS 1830-211.
"ALMA har avslørt en overraskende spiralstruktur i molekylgassen nær sentrum av NGC 1433," sier Françoise Combes (Observatoire de Paris, Frankrike), som er hovedforfatter av det første papiret. “Dette forklarer hvordan materialet strømmer inn for å få drivstoff til det sorte hullet. Med de skarpe nye observasjonene fra ALMA, har vi oppdaget en stråle av materiale som strømmer bort fra det sorte hullet, som strekker seg i bare 150 lysår. Dette er den minste slike molekylære utstrømning som noen gang er observert i en ytre galakse. "
Trenger du tilbakemelding? Det er akkurat hva denne prosessen heter. "Tilbakemelding" kan opplyse oss om forholdet mellom svart hullmasse og massen til den omkringliggende galaktiske bula. Det sorte hullet forbruker gass og blir aktivt, men så skaper det jetfly som renser gass fra dens nærhet. Dette stopper stjernedannelsen og kontrollerer veksten av den sentrale bula. I PKS 1830-211 var Ivan Marti-Vidal (Chalmers teknologiske universitet, Onsala Space Observatory, Onsala, Sverige) og teamet hans vitne til et supermassivt svart hull med en jet, “men et mye lysere og mer aktivt i det tidlige universet. Det er uvanlig fordi dens strålende lys passerer en massiv mellomliggende galakse på vei til Jorden, og er delt inn i to bilder ved gravitasjonslinsing. ”
Er supermassive sorte hull rotete spiser? Det kan du vedde på. Det har vært anledninger når et supermassivt svart hull uventet vil forbruke en svimlende mengde masse som på sin side turbolader strømmen til jetflyene og lyser opp stråleutgangen til høydepunktet i energiproduksjonen. Denne energien avgis som gammastråler, den korteste bølgelengden og den høyeste energiformen for elektromagnetisk stråling. Og nå har ALMA, ved en tilfeldighet, fanget en av disse hendelsene som det skjedde i PKS 1830-211.
"ALMA-observasjonen av dette tilfellet av fordøyelsesbesvær i svart hull har vært helt serendipitøs. Vi observerte PKS 1830-211 for et annet formål, og så oppdaget subtile farger og intensitet blant bildene av gravitasjonslinsen. Et veldig nøye blikk på denne uventede oppførselen førte oss til konklusjonen at vi observerte, bare av en veldig heldig sjanse, akkurat på det tidspunktet da frisk ny materie kom inn i jetbasen til det sorte hullet, sier Sebastien Muller, -forfatter av det andre papiret.
Som med alle astronomiske observasjoner, er nøkkelen til oppdagelsen bekreftelse. Viste ALMA-funnene seg på andre teleskopiske observasjoner? Svaret er ja. Takket være overvåkning av observasjoner med NASAs Fermi Gamma-ray Space Telescope, var det en klar gammastrålesignatur nøyaktig hvor den skulle være. Uansett hva som var ansvarlig for oppskalingen av stråling ved ALMAs lange bølgelengder var også ansvarlig for å gjøre lyset fra det sorte hullstråle imponerende.
"Dette er første gang det er opprettet en så klar forbindelse mellom gammastråler og submillimeter-radiobølger som kommer fra den virkelige basen til et svart hulls jetfly," legger Sebastien Muller til.
Det er imidlertid ikke slutten på historien. Det er bare begynnelsen. ALMA vil fortsette å undersøke de mystiske virkningene av supermassive black hole-jetfly - både nær og fjern. Combes og hennes undersøkelsesteam observerer allerede nære aktive galakser med ALMA, og til og med et unikt objekt katalogisert som PKS 1830-211. Forskningen vil fortsette, og med den kan vi en dag ha svar på mange spørsmål.
"Det er fortsatt mye å lære om hvordan sorte hull kan skape disse enorme energiske stråler av materie og stråling," avslutter Ivan Marti-Vidal. "Men de nye resultatene, oppnådd allerede før ALMA ble fullført, viser at det er et unikt kraftig verktøy for sondering av disse jetflyene - og funnene begynner akkurat!"
Original historiekilde: ESO News Release.
