Det är mycket som händer i mitten av vår galax. I det sinnesböjande grannskapet, där fysikens lagar sträcker sig utöver förståelse, har astronomer upptäckt en ring med sval gas.
Skytten A-Star eller Sag. A * är kort sagt 26 000 ljusår från jorden och är ungefär 4 miljoner gånger massivare än vår sol. All den massan betyder överväldigande tyngdkraft drar material mot A *. Men innan material sugs in, över ventilationshorisonten, ligger det i en roterande tillslutningsskiva.
Astronomer har känt allt om detta ett tag. Bågna. A * är en ljus röntgenkälla, eftersom materialet på disken komprimeras och värms, vilket gör att det släpper röntgenstrålar. Det är inte bara uppvärmt; det är superuppvärmt till 10 miljoner grader Celsius (18 miljoner grader Fahrenheit.) Röntgenobservatorier i rymden har kunnat se allt detta till ungefär en tiondel av ljusåret från själva hålet.
Men det finns också en enorm mängd "kall" vätgas inom några ljusår från hålet. Denna gas är bara kall i jämförelse med den andra gasen. Det är ungefär 10.000 grader Celsius (18.000 grader Fahrenheit.) Vilket bidrag till den svarta hålmiljön som denna kallare gas gjorde var okänd. Fram till nu, i alla fall.
"Vi hoppas att dessa nya ALMA-observationer kommer att hjälpa det svarta hålet att ge upp några av dess hemligheter."
Elena Murchikova, huvudförfattare för tidningen, astrofysiker vid Institute for Advanced Study i Princeton, New Jersey.
Nu har en ny studie med Atacama Large Millimeter / Sub-Millimeter Array (ALMA) gett oss vår första bild av den kalla gasen. Deras papper som beskriver detta arbete visas i 6: e juni-numret av Nature. Så gjorde de det.
Det finns tillräckligt med strålning nära galaxens centrum för att få väteatomer att förlora sina elektroner. Sedan återfår de dem igen, i en pågående cykel. När de gör det släpper rekombinationen energi i en viss millimetervåglängdsignal. Denna signal kan resa hela vägen till jorden med mycket liten signalförlust.
ALMA är en mycket fin maskin, kraftfull och känslig, och den kan anpassa sig till den specifika signalen. Astronomer använde den kraften och känsligheten för att producera den första någonsin bilden av disken med sval gas på ett avstånd av bara en hundraedel av ett ljusår från Sag. A *. Deras observationer låter astronomer kartlägga platsen för detta moln och även för att spåra dess rörelse. De mätte också storleken på väte molnet, och det innehåller ungefär en tiondel av Jupiters massa, eller en tiotusendedel av solens massa.
"Vi var de första som avbildade denna svårfångade skiva och studerade dess rotation."
Elena Murchikova, huvudförfattare för tidningen, astrofysiker vid Institute for Advanced Study i Princeton, New Jersey.
Doppler-effekten kommer också in. När signalen från vätekombinationen rör sig till jorden förflyttas dess frekvens till den blåare delen av spektrumet. Genom att kartlägga dessa skift kunde astronomerna se att gasringen ringer runt det svarta hålet.
Eftersom miljön runt ett svart hål är så kaotiskt krävs det mycket arbete för att förstå allt som händer där. Denna information hjälper forskare att förstå den miljön och hur ett svart hål förbrukar materien.
"Vi var de första som avbildade denna svårfångade skiva och studerade dess rotation," sade Elena Murchikova, medlem i astrofysik vid Institute for Advanced Study i Princeton, New Jersey, och huvudförfattare på tidningen. ”Vi undersöker också tillträde till det svarta hålet. Detta är viktigt eftersom det här är vårt närmaste supermassiva svarta hål. Ändå har vi fortfarande ingen god förståelse för hur dess anslag fungerar. Vi hoppas att dessa nya ALMA-observationer kommer att hjälpa det svarta hålet att ge upp några av dess hemligheter. ”
Källor:
- Pressmeddelande: Cool, nebulous ring runt Milky Way's Supermassive Black Hole
- Forskningsdokument: En cool ackretionsskiva runt Galactic Center svarta hål
- ALMA webbplats
