De supermassive sorte huller i kerne i de mest massive galakser vækker ødelæggelse på deres umiddelbare omgivelser. I deres mest aktive faser - når de antændes som lysende kvasarer - lancerer de ekstremt kraftfuld og højhastighedsudstrømning af gas.
Disse udstrømninger kan feje op og opvarme materiale og spiller en central rolle i dannelsen og udviklingen af massive galakser. Astronomer har ikke kun observeret dem på tværs af det synlige univers, de spiller også en nøgleingrediens i teoretiske modeller.
Men den fysiske natur af udstrømningerne i sig selv har været et langvarigt mysterium. Hvilken fysisk mekanisme får gas til at nå så høje hastigheder og i nogle tilfælde blive bortvist fra galaksen?
En ny undersøgelse giver det første direkte bevis for, at disse udstrømninger fremskyndes af energiske jetfly produceret af det supermassive sorte hul.
Ved hjælp af Very Large Telescope i Chile, et team af astronomer ledet af Clive Tadhunter fra Sheffield University, observerede den nærliggende aktive galakse IC 5063. På steder i galaksen, hvor dens jetfly påvirker områder med tæt gas, bevæger gassen sig i ekstraordinære hastigheder på over 600.000 miles i timen.
”Meget af gassen i udstrømningerne er i form af molekylært brint, som er skrøbeligt i den forstand, at det ødelægges ved relativt lave energier,” sagde Tadhunter i en pressemeddelelse. ”Jeg finder det ekstraordinært, at den molekylære gas kan overleve og accelereres af jetfly af meget energiske partikler, der bevæger sig tæt på lysets hastighed.
Når jetflyene bevæger sig gennem det galaktiske stof, forstyrrer de den omgivende gas og genererer chokbølger. Disse chokbølger accelererer ikke kun gassen, men opvarmer den også. Holdet estimerer chokbølgerne, der opvarmer gassen til temperaturer, der er høje nok til at ionisere gassen og adskille molekylerne. Molekylært brint dannes kun i den betydeligt køligere post-shock gas.
”Vi havde mistanke om, at molekylerne må have været i stand til at reformere, efter at gassen var blevet fuldstændig forstyrret af interaktionen med en hurtig plasmastråle,” sagde Raffaella Morganti fra Kapteyn Institute Groningen University. ”Vores direkte observationer af fænomenet har bekræftet, at denne ekstreme situation faktisk kan forekomme. Nu skal vi arbejde på at beskrive den nøjagtige fysik i interaktionen. ”
I det interstellære rum dannes molekylært brint på overfladen af støvkorn. Men i dette scenarie er støvet sandsynligvis blevet ødelagt i de intense chokbølger. Selvom det er muligt for molekylært brint at danne uden hjælp af støvkorn (som det ses i det tidlige univers), er den nøjagtige mekanisme i dette tilfælde stadig ukendt.
Forskningen hjælper med at besvare et langvarigt spørgsmål - giver den første direkte dokumentation for, at jetfly accelererer molekyludstrømningen set i aktive galakser - og spørger nye.
Resultaterne blev offentliggjort i Nature og er tilgængelige online.
