Har du nogensinde spekuleret på, hvordan det ville være at se, hvad der sker med en galakse i nærheden af et sort hul? For alle os, der husker den vidunderlige Disney-film, ville det være en bemærkelsesværdig - hvis ikke hypnotisk - oplevelse. Takket være de kraftige observationsværktøjer fra Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) har to internationale astronomiteam haft mulighed for at studere strålerne med sorte huller nær deres galaktiske kerner og se, hvordan de påvirker deres kvarter. Forskerne har indfanget den bedste udsigt indtil videre af en molekylær gassky omkring et nærliggende, roligt sort hul og blev begavet med et overraskende blik på bunden af en massiv jet nær en fjern en.
Dette er ikke letvægte. De sorte huller, som astronomerne studerer, vejer i flere milliarder solmasser og gør deres hjem midt i næsten alle galakser i universet - inklusive Mælkevejen. En gang i tiden var disse gåtefulde galaktiske fænomener travle væsener. De absorberede enorme mængder stof fra deres omgivelser og skinnede som lyse beacons. Disse tidlige sorte huller presser små mængder af sagen, de tog ind gennem meget kraftige jetfly, men deres nuværende modstykker er ikke lige så aktive. Mens ting måske har ændret sig lidt med tiden, spiller korrelationen mellem sorte hulstråler og deres omgivelser stadig en afgørende rolle i, hvordan galakser udvikler sig. I den allerbedste undersøgelse, der begge blev offentliggjort i dag i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics, beskæftigede astronomer ALMA for at undersøge sorte hulstråler i meget forskellige skalaer: et nærliggende og relativt stille sort hul i galaksen NGC 1433 og et meget fjernt og aktivt objekt kaldet PKS 1830-211.
”ALMA har afsløret en overraskende spiralstruktur i molekylær gas tæt på centrum af NGC 1433,” siger Françoise Combes (Observatoire de Paris, Frankrig), der er hovedforfatter af det første papir. ”Dette forklarer, hvordan materialet strømmer ind for at brændstof det sorte hul. Med de skarpe nye observationer fra ALMA har vi opdaget en stråle af materiale, der flyder væk fra det sorte hul, der strækker sig kun 150 lysår. Dette er den mindste sådan molekylær udstrømning, der nogensinde er observeret i en ekstern galakse. ”
Brug for feedback? Det er nøjagtigt, hvad denne proces kaldes. "Feedback" kan muligvis oplyse os om forholdet mellem sort hulmasse og massen af den omgivende galaktiske bule. Det sorte hul forbruger gas og bliver aktiv, men derefter skaber det jetfly, der renser gas fra dets nærhed. Dette standser stjernedannelse og kontrollerer væksten af den centrale bule. I PKS 1830-211 var Ivan Marti-Vidal (Chalmers teknologiske universitet, Onsala Space Observatory, Onsala, Sverige) og hans team bevidst om et supermassivt sort hul med en jet, ”men et meget lysere og mere aktivt i det tidlige univers. Det er usædvanligt, fordi dets strålende lys passerer en massiv mellemliggende galakse på vej til Jorden og er opdelt i to billeder ved hjælp af gravitationslinse. ”
Er supermassive sorte huller rodede spiser? Det kan du tro. Der har været lejligheder, hvor et supermassivt sort hul uventet vil forbruge en svimlende mængde masse, som til gengæld turbolader strømmen af jetflyene og lyser strålingsudgangen til højdepunktet i energiproduktionen. Denne energi udsendes som gammastråler, den korteste bølgelængde og den højeste energiform af elektromagnetisk stråling. Og nu har ALMA tilfældigt fanget en af disse begivenheder, som det skete i PKS 1830-211.
”ALMA-observationen af dette tilfælde af fordøjelsesbesvær i sort hul har været fuldstændig serendipitøs. Vi observerede PKS 1830-211 til et andet formål, og så opdagede vi subtile ændringer i farve og intensitet blandt billederne af gravitationslinsen. Et meget omhyggeligt kig på denne uventede opførsel førte os til den konklusion, at vi lige ved en meget heldig chance iagttog lige på det tidspunkt, hvor frisk ny sag kom ind i jetbasen i det sorte hul, ”siger Sebastien Muller, en co -forfatter til det andet papir.
Som med alle astronomiske observationer er nøglen til opdagelse bekræftelse. Opdagede ALMA-fundet andre teleskopiske observationer? Svaret er ja. Takket være overvågning af observationer med NASAs Fermi Gamma-ray Space Telescope var der en klar gammastrålesignatur præcis, hvor den skulle være. Uanset hvad der var ansvarlig for opskalering af stråling ved ALMAs lange bølgelængder var også ansvarlig for at gøre lyset fra det sorte hulstråle imponerende.
”Dette er første gang, at der er etableret en så klar forbindelse mellem gammastråler og submillimeter-radiobølger, som kommer fra den rigtige base i et sorte huls jet,” tilføjer Sebastien Muller.
Det er imidlertid ikke slutningen på historien. Det er bare begyndelsen. ALMA vil fortsætte med at undersøge den mystiske arbejde med supermassive sorte hulstråler - både nær og fjern. Combes og hendes efterforskningsteam observerer allerede tæt aktive galakser med ALMA og endda et unikt objekt katalogiseret som PKS 1830-211. Forskningen vil fortsætte, og med den har vi måske en dag svar på mange spørgsmål.
”Der er stadig meget at lære, hvordan sorte huller kan skabe disse enorme energiske stråler af stof og stråling,” konkluderer Ivan Marti-Vidal. ”Men de nye resultater, der blev opnået allerede før ALMA var afsluttet, viser, at det er et unikt kraftfuldt værktøj til efterforskning af disse jetfly - og opdagelserne er lige begyndt!”
Original historiekilde: ESO News Release.
