Konceptet med en black hole jet är inte ett nytt, men vi har fortfarande mycket att lära oss om blandningen av partiklar som finns i närheten av dem. Genom användning av ESA: s XMM-Newton Observatory har astronomer tittat på ett svart hål i vår galax och hittat några överraskande resultat.
Som vi vet tar svarta hål i stjärnmassa material från närliggande stjärnor. Materiel från dessa följeslagare stjärnor dras bort från förälderkroppen mot det svarta hålet och strålar ut en tempertur så intensiv att den avger röntgenstrålar. Ett svart hål tar dock inte alltid upp allt som kommer. Ibland avvisar de små delar av denna inkommande massa och skjuter bort den i form av en uppsättning kraftfulla strålar. Dessa strålar matar också omgivningarna och släpper både massa och energi ... rånar det svarta hålet med bränsle.
Genom studien av jetkomposition kan forskare bättre avgöra vad som tas in i ett svart hål och vad som inte gör det. Genom observationer vid radiovåglängden för det elektromagnetiska spektrumet har vi sett elektroner krossa med nästan ljusets hastighet. Det har emellertid inte klart fastställts om den negativa laddningen av elektronerna kompletteras av deras anti-partiklar, positroner, eller snarare av tyngre positivt laddade partiklar i strålarna, som protoner eller atomkärnor. " Med XMM-Newtons makt bakom sig har astronomer haft möjlighet att undersöka ett binärt system med svart hål kallad 4U1630–47 - en kandidat som är känd för att ha oväntade röntgenutbrott för tidssegment som varar mellan månader och år.
"I våra observationer hittade vi tecken på mycket joniserade kärnor av två tunga element, järn och nickel," säger María Díaz Trigo från European Southern Observatory i München, Tyskland, huvudförfattare till tidningen som publicerades i tidskriften Nature. "Upptäckten kom som en överraskning - och en bra, eftersom det visar sig utan tvekan att sammansättningen av svarthålstrålar är mycket rikare än bara elektroner."
Under september 2012 observerade ett team av astronomer under ledning av Dr. Díaz Trigo och kollaboratörer 4U1630–47 med XMM-Newton. De stödde också sina observationer med nästan samtidiga radioobservationer tagna från Australia Telescope Compact Array. Även om studierna gjordes nära varandra - inom bara ett par veckor - kunde resultaten inte ha varit mer annorlunda.
Enligt Trigos team plockade den första uppsättningen av observationer röntgenunderskrifter från ackretionsskivan, men det fanns ingen aktivitet i radiobandet. Detta är en indikator på att jetflygplanen inte var aktiva vid den tiden. Men i den andra uppsättningen observationer fanns det aktivitet i både röntgen och radio ... jets hade blivit på igen! När de undersökte röntgeninformationen från den andra uppsättningen fann de också järnkärnor i rörelse. Dessa partiklar rörde sig både mot och bort från XMM-Newton - bevis jonerna var en del av tvillingstrålar riktade i motsatta riktningar. Men det är inte allt. Det fanns också bevis på att nickelkärnor pekade mot observatoriet.
"Från dessa 'fingeravtryck' av järn och nickel kunde vi visa att jetens hastighet är mycket hög, ungefär två tredjedelar av ljusets hastighet," säger medförfattare James Miller-Jones från Curtin University-noden i Internationellt centrum för radioastronomiforskning i Perth, Australien.
”Dessutom innebär närvaron av tunga atomkärnor i svart hålstrålar att massa och energi transporteras bort från det svarta hålet i mycket större mängder än vi tidigare trodde, vilket kan ha en inverkan på mekanismen och hastigheten med det svarta hålet ansluter sig till saken, ”tillägger medförfattare Simone Migliari från universitetet i Barcelona, Spanien.
Fantastiska nya resultat? Tja. För ett typiskt svarthål i stjärnmassan är det första gången som tunga kärnor upptäcks i strålarna. För närvarande finns det bara ”en annan binär röntgenstråle som visar liknande signaturer från atomkärnor i dess jets - en källa känd som SS 433. Detta svarthålssystem kännetecknas emellertid av en ovanligt hög ackretionsgrad, som gör det svårt att jämföra dess egenskaper med mer vanliga svarta hål. ” Genom dessa nya observationer av 4U1630–47 kommer astronomer att kunna fylla i informationsgap om vad som orsakar att jetflygningar inträffar i svarthålets ackretionsskivor och vad som driver dem.
"Medan vi nu vet mycket om svarta hål och vad som händer runt dem, är bildandet av jetflygplan fortfarande ett stort pussel, så denna observation är ett stort steg framåt för att förstå detta fascinerande fenomen," säger Norbert Schartel, ESA: s XMM-Newton Projektforskare.
Original berättelse Källa: ESA Press Release.
