Kvasarer er nogle af de lyseste objekter i universet. De lyseste er så lysende, at de overskrider en billion billioner. Men hvorfor? Og hvad fortæller deres lysstyrke os om de galakser, der er vært for dem?
For at forsøge at besvare dette spørgsmål så en gruppe astronomer et andet kig på 28 af de lyseste og nærmeste kvasarer. Men for at forstå deres arbejde, er vi nødt til at spore lidt tilbage, startende med supermassive sorte huller.
Et supermassivt sort hul (SMBH) er et sort hul med mere end en million solmasser. De kan også være meget større; op til milliarder af solmasser. En af disse enheder er beliggende i midten af de fleste galakser, undtagen dværggalakser og lignende.
De er resultatet af en massiv stjernes gravitationskollaps, og de besætter en sfæroid del af rummet, hvorfra intet, ikke engang lys, kan undslippe.
Mælkevejen har en af disse SMBH'er. Det kaldes Skytten A-stjerne (Sgr A *) og det er omkring 2,6 millioner solmasser. Men Sgr A * er snarere beroligende for en SMBH. Andre SMBH'er er meget mere aktive, og de kaldes aktive galaktiske kerner (AGN.)
I en AGN akkrediterer det sorte hul aktivt stof og danner en torus af gas, der varmer op. Når den gør det, udsender gassen elektromagnetisk stråling, som vi kan se. AGN'er kan udsende stråling over hele det elektromagnetiske spektrum.
Der er underklasser af AGN'er, og en ny undersøgelse fokuseret på en af disse underklasser kaldet kvasarer. En kvasar er den mest kraftfulde type AGN, og de kan skinne med lyset fra en billion billioner. Men nogle af disse kvasarer er skjult bag deres egen torus, som blokerer vores synslinje. I undersøgelser af kvasarer ignoreres eller udelades disse, fordi de er svære at se.
Men det skaber et problem, fordi udeladelse af dem fra kvasarenes befolkning betyder, at vi måske mangler noget. Det betyder også, at et af de centrale spørgsmål omkring kvasarer muligvis ikke bliver rettet korrekt.
Spørgsmålet er virkelig flerformet: er disse ekstremt lyse AGN drevet af moderat ophobning på ekstremt massive sorte huller? Eller er de drevet af ekstrem akkretion til mere moderat sorte huller? Eller måske sker der noget andet. Drives de af en værtsgalakse, der overgår fra en stjernedannende galakse til noget mere sedat som en elliptisk galakse? Ved at ignorere eller udelade de kvasarer, der er svære at se, gør det vanskeligt at finde svar.
Et team af astronomer kiggede på 28 AGN, der både var i nærheden og blandt de mest lysende. De fleste af dem var tilfældigvis i elliptiske galakser. De eneste kriterier for at vælge dem var den intense aktivitet i deres kerner. Deres radioemissioner spænder over faktorer på titusinder, og deres masser dækker også en lang række. Astronomerne ønskede at finde ud af, om disse lyse AGN havde nogen andre karakteristiske egenskaber, som ville adskille dem fra lavere lysstyrke, som skjulte AGN.
Hvad fandt de?
Deres er nogle spændende og overraskende resultater i denne undersøgelse. Nogle af resultaterne ser ud til at stemme overens med andre undersøgelser, mens andre går imod kornet.
- Holdet har ikke billeder til alle værtsgalakser i deres undersøgelse, men dem, de har billeder til, er alle elliptiske galakser eller i det mindste bulldominerede morfologier. Det står i kontrast til andre undersøgelser af kvasarer med lavere lysstyrke og også med forventningen om, at i det mindste nogle af de 28 værtsgalakser ville være spiraler.
- Værtsgalakserne spænder over en temmelig bred vifte af masser med en koncentration af relativt høje masser. Disse højere masser, og de høje lysstyrker, falder sammen med omdannelsen af aktive stjernedannende galakser til mere stille, sfæriske galakser.
- Der er en stor mangfoldighed i radioemissioner i de 28 valgte AGN, hvilket betyder, at der ikke er nogen "klare og robuste definerende egenskaber for vores type kilder," som de siger i deres konklusion.
- Intervallet i røntgenlysstyrke og sort hulmasse kan ikke tage højde for det store udvalg af radiobølgeljusthed.
- De mest lysende og skjulte kilder i prøven er ikke drevet af hverken sorte huller med lav masse med høje beskyttelsesgrader eller af sorte huller med stor masse med lavere beskyttelsesgrader.
I konklusionen af deres papir opsummerer forfatterne deres fund, og det ser ud til, at der i det mindste i øjeblikket ikke er nogen klar forklaring på disse mest lysende kvasarer, der lyser med lyset af en billion billioner.
”Vi finder ud af, at vores prøve af nogle af de mest lysende skjulte AGN i BASS / DR1 som gruppe ikke udviser nogen karakteristiske egenskaber med hensyn til deres sorte hulmasser, Eddington-forhold og / eller stjernemasse af deres værtsgalakser. ”
De påpeger også, at værtsgalakserne stort set alle er elliptiske, hvilket er et overraskende fund. Hvis denne konstatering kan bekræftes af andre forskere, “... kan det muligvis give indirekte bevis til støtte for den populære idé, at epoker af intens SMBH-vækst er knyttet til omdannelsen af galakser fra (stjernedannende) diske til (slukkede) elliptiske ( dvs. gennem større fusioner). ”
Der er 21 forskere bag denne undersøgelse ved institutioner, herunder Harvard og Smithsonian Center for Astrophysics, Tel-Aviv University, Kyoto University, JPL, Naval Observatory, ESO og mange andre. Dataene til deres undersøgelse kommer fra 70 måneders Swift / BAT himmelundersøgelse og med observationer ved hjælp af Keck, VLT og Palomar observatorier. Undersøgelsen har titlen “BAT AGN Spectroscopic Survey - XIII. Naturen af den mest lysende skjulte AGN i universet med lavt rødskift. ” Det offentliggøres i de månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society.
Mere:
- Pressemeddelelse: Uklarheden af aktive galaktiske kerner
- Forskningsartikel: BAT AGN Spectroscopic Survey - XIII. Arten af den mest lysende skjulte AGN i det lavrøde forskud
- Space Magazine: Hvordan kan sorte huller skinne?
