Det skjer mye i sentrum av galaksen vår. I det tankekryssende nabolaget, der fysikkens lover er strukket utenfor forståelsen, har astronomer oppdaget en ring med kjølig gass.
Skytten A-Star, eller Sag. A * er kort sagt 26.000 lysår fra Jorden og er omtrent 4 millioner ganger mer massiv enn solen vår. All den massen betyr overveldende gravitasjonsenergi trekker materiale mot A *. Men før materiale suges inn, over ventilasjonshorisonten, ligger det i en roterende beskyttelsesdisk.
Astronomer har visst alt om dette en stund. Sag. A * er en lys røntgenkilde, fordi materialet på disken er komprimert og oppvarmet, slik at det frigjør røntgenstråler. Det er ikke bare oppvarmet; det er superoppvarmet til 10 millioner grader Celsius (18 millioner grader Fahrenheit.) Røntgenobservatorier i verdensrommet har klart å se alt dette helt til omtrent en tidel lysår fra selve hullet.
Men det er også en enorm mengde “kald” hydrogengass i løpet av noen få år fra hullet. Denne gassen er bare kald i forhold til den andre gassen. Det er omtrent 10.000 grader Celsius (18.000 grader Fahrenheit.) Hvilket bidrag til det svarte hullmiljøet denne kjøligere gassen gjorde, var ukjent. Inntil nå, uansett.
"Vi håper disse nye ALMA-observasjonene vil hjelpe det svarte hullet til å gi opp noen av hemmelighetene."
Elena Murchikova, hovedforfatter av papiret, astrofysiker ved Institute for Advanced Study i Princeton, New Jersey.
Nå har en ny studie med Atacama Large Millimeter / Sub-Millimeter Array (ALMA) gitt oss vårt første bilde av denne kalde gasslegemet. Deres papir som beskriver dette arbeidet vises i 6. juni utgave av Nature. Slik gjorde de det.
Det er nok stråling nær sentrum av galaksen til at hydrogenatomer mister elektronene sine. Så gjenvinner de dem igjen, i en pågående syklus. Når de gjør det, frigjør rekombinasjonen energi i et bestemt millimeter-bølgelengdesignal. Dette signalet kan reise helt til Jorden med veldig lite signaltap.
ALMA er en veldig fin maskin, kraftig og følsom, og den kan stille inn dette spesifikke signalet. Astronomer brukte den kraften og følsomheten for å produsere det første bildet av kjølige gassdisken i en avstand på bare en hundreledel av et lysår fra Sag. EN*. Observasjonene deres lar astronomer kartlegge plasseringen av denne skyen, og også for å spore bevegelsen. De målte også størrelsen på hydrogenskyen, og den inneholder omtrent en tidel av massen til Jupiter, eller en ti tusendel av massen til Solen.
"Vi var de første til å forestille oss denne unnvikende disken og studere rotasjonen."
Elena Murchikova, hovedforfatter av papiret, astrofysiker ved Institute for Advanced Study i Princeton, New Jersey.
Doppler-effekten kommer også inn. Når signalet fra hydrogenrekombinasjonen beveger seg til Jorden, forskyves frekvensen til den blåere delen av spekteret. Ved å kartlegge disse skiftene kunne astronomene se at gassringen roterer rundt det sorte hullet.
Siden miljøet rundt et svart hull er så kaotisk, krever det mye arbeid å forstå alt som foregår der. Denne informasjonen vil hjelpe forskere til å forstå det miljøet, og hvordan et svart hull bruker stoff.
"Vi var de første til å forestille oss denne unnvikende disken og studere rotasjonen av den," sa Elena Murchikova, medlem i astrofysikk ved Institute for Advanced Study i Princeton, New Jersey, og hovedforfatter på papiret. ”Vi prøver også på akkretisjon på det sorte hullet. Dette er viktig fordi dette er vårt nærmeste supermassive sorte hull. Likevel har vi fortsatt ingen god forståelse av hvordan akkretisjonen fungerer. Vi håper disse nye ALMA-observasjonene vil hjelpe det svarte hullet til å gi fra seg noen av hemmelighetene. ”
Kilder:
- Pressemelding: Kule, nebulous ring rundt Melkeveiens supermassive sorte hull
- Forskningsartikkel: En kul akkresjonsdisk rundt det svarte hullet i Galactic Center
- ALMA nettsted
