Kvasarer är några av de ljusaste föremålen i universum. De ljusaste är så lysande att de överskrider en biljard stjärnor. Men varför? Och vad berättar deras ljusstyrka om galaxerna som är värd för dem?
För att försöka besvara den frågan tittade en grupp astronomer igen på 28 av de ljusaste och närmaste kvasarerna. Men för att förstå deras arbete måste vi spåra lite och börja med supermassiva svarta hål.
Ett supermassivt svart hål (SMBH) är ett svart hål med mer än en miljon solmassor. De kan också vara mycket större; upp till miljarder solmassor. En av dessa enheter ligger i mitten av de flesta galaxer, exklusive dvärg galaxer och liknande.
De är resultatet av en massiv stjärns gravitationskollaps och de upptar ett sfäroidalt utrymme som ingenting, inte ens ljus, kan undkomma.
Vintergatan har en av dessa SMBH. Det heter Skytten A-stjärna (Sgr A *) och det är cirka 2,6 miljoner solmassor. Men Sgr A * är ganska lugnande för en SMBH. Andra SMBH är mycket mer aktiva och de kallas aktiva galaktiska kärnor (AGN.)
I en AGN försvinner det svarta hålet aktivt materier och bildar en torus av gas som värms upp. När den gör det avger gasen elektromagnetisk strålning, vilket vi kan se. AGN: er kan avge strålning över hela det elektromagnetiska spektrumet.
Det finns underklasser av AGN: er och en ny studie fokuserad på en av de underklasser som kallas kvasarer. En kvasar är den mest kraftfulla typen av AGN, och de kan lysa med ljuset från en biljon Suns. Men några av dessa kvasarer är gömda bakom sin egen torus, som blockerar vår synfält. I studier av kvasarer ignoreras eller utelämnas dessa, eftersom de är svåra att se.
Men det skapar ett problem, för att utelämna dem från befolkningen i kvasar betyder att vi kanske saknar något. Det betyder också att en av de centrala frågorna kring kvasarer kanske inte tas upp ordentligt.
Frågan är verkligen flerfaldig: drivs dessa extremt ljusa AGN av måttlig tillträde till extremt massiva svarta hål? Eller drivs de av extrem ackretion på mer måttliga svarta hål? Eller kanske pågår något annat. Drivs de av en värdgalax som övergår från en stjärnbildande galax till något mer lugnande som en elliptisk galax? Genom att ignorera eller utelämna kvasarerna som är svåra att se gör det svårt att hitta svar.
Ett team av astronomer tittade på 28 AGN som var både i närheten och bland de mest lysande. De flesta av dem råkade i elliptiska galaxer. De enda kriterierna för att välja dem var den intensiva aktiviteten i deras kärnor. Deras radioutsläpp spänner över tiotusentals faktorer, och deras massor täcker också ett brett spektrum. Astronomerna ville ta reda på om dessa ljusa AGN hade några andra distinkta egenskaper som skulle skilja dem från lägre ljusstyrka dolda AGN.
Vad hittade de?
De är några spännande och överraskande resultat i denna studie. Vissa av resultaten tycks överensstämma med andra studier, medan andra går mot spannmål.
- Teamet har inte bilder för alla värdgalaxer i sin studie, men de som de har bilder för är alla elliptiska galaxer, eller åtminstone bulldominerade morfologier. Det står i kontrast till andra studier av kvasarer med lägre ljusstyrka och också med förväntningarna att åtminstone några av de 28 värdgalaxerna skulle vara spiraler.
- Värdgalaxerna spänner över ett ganska stort antal massor, med en koncentration av relativt höga massor. Dessa högre massor, och de höga ljusstyrkorna, sammanfaller med omvandlingen av aktiva stjärnbildande galaxer till mer lugniga, sfäriska galaxer.
- Det finns en stor mångfald i radioutsläpp i 28 utvalda AGN, vilket innebär att det inte finns några "tydliga och robusta definierande egenskaper för vår typ av källor", som de säger i sin slutsats.
- Räckvidden för röntgenljusstyrka och svart hålmassor kan inte stå för det stora utbudet av radiovågljusstyrka.
- De mest lysande och dolda källorna i provet drivs inte av varken svarta hål med låg massa med höga ackretionshastigheter eller av stora massa svarta hål med lägre utväxlingshastigheter.
I slutet av sin artikel sammanfattar författarna sina resultat, och det verkar som att det för närvarande åtminstone inte finns någon klar förklaring för dessa mest lysande kvasarer som lyser med ljuset av en biljonstjärnor.
”Vi finner att som en grupp visar vårt prov på några av de mest lysande dolda AGN i BASS / DR1 inga utmärkande egenskaper med avseende på deras svarthålsmassor, Eddington-förhållanden och / eller stjärnmassor i deras värdgalaxer. ”
De påpekar också att värdgalaxerna mestadels är alla elliptiska, ett överraskande fynd. Om detta konstaterande kan bekräftas av andra forskare, ”... kan det ge några indirekta bevis till stöd för den populära idén att epokar av intensiv SMBH-tillväxt är kopplade till omvandlingen av galaxer från (stjärnbildande) skivor till (släckta) elliptiska ( dvs. genom större sammanslagningar). ”
Det finns 21 forskare bakom denna studie, vid institutioner inklusive Harvard och Smithsonian Center for Astrophysics, Tel-Aviv University, Kyoto University, JPL, Naval Observatory, ESO och många andra. Uppgifterna för deras studie kommer från 70-månaders Swift / BAT all himmelundersökning och med observationer med hjälp av observationerna Keck, VLT och Palomar. Studien har titeln “BAT AGN Spectroscopic Survey - XIII. Naturen hos den mest lysande dolda AGN i det lågrödskiftande universum. ” Det publiceras i de månatliga meddelandena från Royal Astronomical Society.
Mer:
- Pressmeddelande: Naturen hos dolda aktiva galaktiska kärnor
- Forskningsdokument: BAT AGN Spectroscopic Survey - XIII. Naturen hos den mest lysande dolda AGN i det lågrödskiftande universum
- Space Magazine: Hur kan svarta hål lysa?
