Har du någonsin undrat hur det skulle vara att se vad som händer med en galax nära ett svart hål? För oss alla som kommer ihåg den underbara Disney-filmen, skulle det vara en anmärkningsvärd - om inte hypnotisk - upplevelse. Tack vare de kraftfulla observationsverktygen från Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) har två internationella astronomiteam haft möjlighet att studera strålarna med svarta hål nära deras galaktiska kärnor och se hur de påverkar deras omgivningar. Forskarna har hittat den bästa utsikten hittills av ett molekylärt gasmoln som omger ett närliggande, lugnande svart hål och var begåvad med en överraskande titt på basen av en massiv jet nära en avlägsen.
Det här är inte lättvikter. De svarta hålen som astronomerna studerar väger i flera miljarder solmassor och gör sina hem mitt i nästan alla galaxer i universum - inklusive Vintergatan. En gång i tiden var dessa gåtfulla galaktiska fenomen upptagna varelser. De absorberade enorma mängder materia från omgivningen, lysande som ljusa fyr. Dessa tidiga svarta hål pressar små mängder av saken som de tog in genom mycket kraftfulla strålar, men deras nuvarande motsvarigheter är inte lika aktiva. Även om saker och ting kan ha förändrats lite med tiden, spelar korrelationen mellan svarthålstrålar och deras omgivningar fortfarande en avgörande roll för hur galaxer utvecklas. I det allra senaste av studierna, båda publicerade idag i tidskriften Astronomy & Astrophysics, anställde astronomer ALMA för att undersöka svarthålstrålar på mycket olika skalor: ett närliggande och relativt tyst svart hål i galaxen NGC 1433 och ett mycket avlägset och aktivt objekt som kallas PKS 1830-211.
"ALMA har avslöjat en överraskande spiralstruktur i molekylgasen nära centrum av NGC 1433," säger Françoise Combes (Observatoire de Paris, Frankrike), som är huvudförfattaren till det första uppsatsen. ”Detta förklarar hur materialet flyter in för att driva det svarta hålet. Med de skarpa nya observationerna från ALMA har vi upptäckt en stråle av material som flyter bort från det svarta hålet, som sträcker sig endast 150 ljusår. Detta är den minsta sådan molekylära utströmning som någonsin har observerats i en yttre galax. ”
Behöver du feedback? Det är exakt vad den här processen kallas. "Feedback" kan upplysa oss om förhållandet mellan svart hålmassa och massan av den omgivande galaktiska utbukten. Det svarta hålet förbrukar gas och blir aktivt, men sedan skapar det strålar som rensar gas från dess närhet. Detta stoppar stjärnbildningen och kontrollerar tillväxten av den centrala utbukten. I PKS 1830-211 bevittnade Ivan Marti-Vidal (Chalmers tekniska universitet, Onsala rymdobservatorium, Onsala, Sverige) och hans team ett supermassivt svart hål med en jet, ”men ett mycket ljusare och mer aktivt i det tidiga universum. Det är ovanligt eftersom dess lysande ljus passerar en massiv mellanliggande galax på väg till jorden och delas upp i två bilder genom gravitationslinsning. "
Är supermassiva svarta hål röriga ätare? Det kan du ge dig på. Det har förekommit tillfällen då ett supermassivt svart hål oväntat konsumerar en häpnadsväckande mängd massa, som i sin tur turbo laddar strålarna i strålarna och tänder strålningsutgången till energiproduktionens topp. Denna energi avges som gammastrålar, den kortaste våglängden och den högsta energiformen av elektromagnetisk strålning. Och nu har ALMA, av en slump, fångat en av dessa händelser som det hände i PKS 1830-211.
”ALMA-observationen av detta fall av matsmältningsbesvär i svart hål har varit helt serendipitös. Vi observerade PKS 1830-211 för ett annat syfte, och sedan såg vi subtila förändringar av färg och intensitet bland bilderna på gravitationslinsen. En mycket noggrann titt på detta oväntade beteende ledde oss till slutsatsen att vi observerade, precis av en mycket lycklig chans, just när färsk ny materia kom in i jetbotten i det svarta hålet, säger Sebastien Muller, -författare till det andra uppsatsen.
Som med alla astronomiska observationer är nyckeln till upptäckten bekräftelse. Visade ALMA-resultaten i andra teleskopiska observationer? Svaret är ja. Tack vare observationerna med NASA: s Fermi Gamma-ray Space Telescope fanns det en bestämd gammastrålsignatur exakt var den borde vara. Oavsett vad som var ansvarigt för uppskalningen av strålning vid ALMA: s långa våglängder var också ansvarig för att få ljuset från det svarta hålsjetten att bli imponerande.
"Detta är första gången som en så tydlig koppling mellan gammastrålar och submillimeterradiovågor har upprättats som kommer från den verkliga basen i ett svart hålets jet", tillägger Sebastien Muller.
Det är dock inte slutet på historien. Det är bara början. ALMA kommer att fortsätta undersöka de mystiska arbeten med supermassiva svarthålstrålar - både nära och långt. Combes och hennes undersökningsteam observerar redan nära aktiva galaxer med ALMA, och till och med ett unikt objekt katalogiserat som PKS 1830-211. Forskningen kommer att fortsätta, och med den kan vi en dag ha svar på många frågor.
”Det finns fortfarande mycket att lära sig om hur svarta hål kan skapa dessa enorma energiska strålar av materie och strålning,” avslutar Ivan Marti-Vidal. "Men de nya resultaten, som erhölls redan innan ALMA slutfördes, visar att det är ett unikt kraftfullt verktyg för att undersöka dessa jetflygplan - och upptäckterna börjar precis!"
Original berättelse Källa: ESO News Release.
