Kvasarer er noen av de lyseste gjenstandene i universet. De lyseste er så lysende at de overgår en billion stjerner. Men hvorfor? Og hva forteller deres lysstyrke oss om galakene som er vert for dem?
For å prøve å svare på det spørsmålet, tok en gruppe astronomer en ny titt på 28 av de lyseste og nærmeste kvasarene. Men for å forstå arbeidet deres, må vi spore litt, og begynne med supermassive sorte hull.
Et supermassivt svart hull (SMBH) er et svart hull med mer enn en million solmasser. De kan være mye større enn det også; opptil milliarder solmasser. En av disse enhetene ligger i sentrum av de fleste galakser, unntatt dverggalakser og lignende.
De er et resultat av gravitasjonskollapsen av en massiv stjerne, og de okkuperer en sfæroid del av rommet hvor ingenting, ikke engang lys, kan slippe unna.
Melkeveien har en av disse SMBH-ene. Det kalles Skytten A-stjerne (Sgr A *) og det er omtrent 2,6 millioner solmasser. Men Sgr A * er ganske beroligende for en SMBH. Andre SMBH-er er mye mer aktive, og de kalles aktive galaktiske kjerner (AGN.)
I en AGN er det sorte hullet aktivt anskaffende materie, og danner en torus av gass som varmer opp. Når den gjør det, avgir gassen elektromagnetisk stråling, som vi kan se. AGNs kan avgi stråling over hele det elektromagnetiske spekteret.
Det er underklasser av AGN-er, og en ny studie fokusert på en av de underklassene som kalles kvasarer. En kvasar er den kraftigste typen AGN, og de kan skinne med lyset fra en billion Suns. Men noen av disse kvasarene er gjemt bak sin egen torus, som blokkerer vår siktlinje. I studier av kvasarer blir disse ignorert eller utelatt, fordi de er vanskelige å se.
Men det skaper et problem, fordi å utelate dem fra befolkningen i kvasarer betyr at vi kanskje mangler noe. Det betyr også at et av de sentrale spørsmålene rundt kvasarer kanskje ikke blir adressert ordentlig.
Spørsmålet er virkelig mangesidig: er disse ekstremt lyse AGN drevet av moderat akkresjon på ekstremt massive sorte hull? Eller drives de av ekstrem akkresjon til mer moderate masse sorte hull? Eller kanskje noe annet på gang. Drives de av en vertsgalakse som går over fra en stjernedannende galakse til noe mer beroligende som en elliptisk galakse? Ved å ignorere eller utelate kvasarene som er vanskelige å se, gjør det vanskelig å finne svar.
Et team med astronomer så på 28 AGN som både var i nærheten og blant de mest lysende. De fleste av dem var tilfeldigvis i elliptiske galakser. De eneste kriteriene for å velge dem var den intense aktiviteten i kjernene deres. Deres radioutslipp spenner over faktorer på titusenvis, og massene deres dekker også et bredt spekter. Astronomene ønsket å finne ut om disse lyse AGN hadde noen andre særegne egenskaper som ville skille dem fra lavere lysstyrke tilslørt AGN.
Hva fant de?
Deres er noen spennende og overraskende resultater i denne studien. Noen av resultatene ser ut til å stemme overens med andre studier, mens noen går mot kornet.
- Teamet har ikke bilder for alle vertsgalaksen i studien, men de som de har bilder for er alle elliptiske galakser, eller i det minste bulldominerte morfologier. Det står i kontrast til andre studier av kvasarer med lavere lysstyrke, og også med forventningen om at i det minste noen av de 28 vertsgalakser ville være spiraler.
- Vertens galakser spenner over et ganske bredt spekter av masser, med en konsentrasjon av relativt høye masser. Disse høyere massene, og de høye lysene, sammenfaller med transformasjonen av aktive stjernedannende galakser til mer stille, sfæriske galakser.
- Det er et stort mangfold i radioutslipp i de 28 valgte AGN, noe som betyr at det ikke er noen "klare og robuste definerende egenskaper for vår type kilder," som de sier i sin konklusjon.
- Området for røntgenlysstyrke og svart hullmasser kan ikke utgjøre det store spekteret av radiobølgelyshet.
- De mest lysende og skjulte kildene i prøven er ikke drevet av verken sorte hull med lav massasje med høye tilvekstnivåer, eller av store masse sorte hull med lavere opprettholdelsesgrad.
I konklusjonen av papiret oppsummerer forfatterne funnene sine, og det ser ut til at det foreløpig ikke er noen klar forklaring på disse mest lysende kvasarene som lyser med lyset av en billion stjerner.
"Vi finner ut at vår gruppe av noen av de mest lysende skjulte AGN i BASS / DR1, som gruppe, ikke har noen særegenheter med hensyn til deres sorte hullmasser, Eddington-forhold og / eller stjernemasser i vertsgalaksen. ”
De peker også på at vertsgalaksene stort sett alle er elliptiske, noe overraskende funn. Hvis dette funnet kan bekreftes av andre forskere, “... kan det gi indirekte bevis til støtte for den populære ideen om at epoker med intens SMBH-vekst er knyttet til transformasjonen av galakser fra (stjernedannende) disker til (slukkede) elliptikalier ( dvs. gjennom store fusjoner). ”
Det er 21 forskere bak denne studien, ved institusjoner inkludert Harvard og Smithsonian Center for Astrophysics, Tel-Aviv University, Kyoto University, JPL, Naval Observatory, ESO og mange andre. Dataene for deres studie kommer fra 70 måneders Swift / BAT all-sky undersøkelse, og med observasjoner ved bruk av Keck, VLT og Palomar observatorier. Studien har tittelen “BAT AGN Spectroscopic Survey - XIII. Naturen til den mest lysende skjulte AGN i universet med lavt rødforskyvning. ” Det er publisert i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Mer:
- Pressemelding: The Nature of Obscured Active Galactic Nuclei
- Forskningsoppgave: BAT AGN Spectroscopic Survey - XIII. Naturen til den mest lysende skjulte AGN i det lavrøde skiftuniverset
- Space Magazine: Hvordan kan svarte hull skinne?
