De supermassive sorte hullene i kjernene til de mest massive galakene utøver ødeleggelser for sine nærmeste omgivelser. I sine mest aktive faser - når de tennes som lysende kvasarer - lanserer de ekstremt kraftige og høye hastighetsutløp av gass.
Disse utstrømmene kan feie opp og varme opp materiale, og spille en sentral rolle i dannelsen og utviklingen av massive galakser. Ikke bare har astronomer observert dem over det synlige universet, de spiller også en nøkkelingrediens i teoretiske modeller.
Men den fysiske karakteren av utstrømmene i seg selv har vært et mangeårig mysterium. Hvilken fysisk mekanisme får gass til å nå så høye hastigheter, og i noen tilfeller bli utvist fra galaksen?
En ny studie gir det første direkte beviset på at disse utstrømmene akselereres av energiske jetfly produsert av det supermassive sorte hullet.
Ved hjelp av Very Large Telescope i Chile, et team av astronomer ledet av Clive Tadhunter fra Sheffield University, observerte den nærliggende aktive galaksen IC 5063. På steder i galaksen der dens jetfly påvirker områder av tett gass, beveger gassen seg i ekstraordinære hastigheter på over 600 000 mil i timen.
"Mye av gassen i utstrømmingen er i form av molekylært hydrogen, som er skjørt i den forstand at den blir ødelagt ved relativt lave energier," sa Tadhunter i en pressemelding. “Jeg synes det er ekstraordinært at molekylgassen kan overleve ved å bli akselerert av jetfly av svært energiske partikler som beveger seg nær lysets hastighet.
Når jetflyene beveger seg gjennom den galaktiske saken, forstyrrer de den omkringliggende gassen og genererer sjokkbølger. Disse sjokkbølgene akselererer ikke bare gassen, men varmer den også. Teamet estimerer sjokkbølgene varme gassen til temperaturer høye nok til å ionisere gassen og dissosiere molekylene. Molekylært hydrogen dannes bare i den betydelig kjøligere gassen etter sjokk.
"Vi mistenkte at molekylene må ha vært i stand til å reformere etter at gassen hadde blitt fullstendig opprørt av samspillet med en rask plasma-stråle," sa Raffaella Morganti fra Kapteyn Institute Groningen University. ”Våre direkte observasjoner av fenomenet har bekreftet at denne ekstreme situasjonen faktisk kan oppstå. Nå må vi jobbe med å beskrive den eksakte fysikken i samspillet. ”
I det interstellare rom dannes molekylært hydrogen på overflaten av støvkorn. Men i dette scenariet vil støvet sannsynligvis ha blitt ødelagt i de intense sjokkbølgene. Selv om det er mulig for molekylært hydrogen å danne uten støvkorn (som vi ser i det tidlige universet), er den nøyaktige mekanismen i dette tilfellet fremdeles ukjent.
Forskningen hjelper til med å svare på et langvarig spørsmål - og gir de første direkte bevisene på at jetfly akselererer molekylutstrømningen sett i aktive galakser - og spør nye.
Resultatene ble publisert i Nature og er tilgjengelige online.
