Kids

eso1344no — Pressemelding

ALMA studerer jeter fra enorme sorte hull

16 October 2013

To internasjonale astronomteam har ved hjelp av det kraftige ALMA-observatoriet (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) sett nærmere på jeter fra enorme sorte hull i sentrum av galakser og observert hvordan de påvirker sine omgivelser. Det ene teamet har tatt det beste bildet hittil av molekylær gass omkring et nærliggende og rolig sort hull, mens det andre har fått et uventet glimt av foten på en kraftig jet knyttet til et fjerntliggende sort hull.

Supermassive sorte hull – med opptil flere milliarder ganger større masse enn Sola – finnes i hjertet av nesten alle galakser, deriblant vår egen Melkeveigalakse. I den fjerne fortid var disse underlige objektene svært aktive. De lyste meget sterkt, slukte enorme mengder omliggende materie og kastet en liten del av dette materialet ut igjen i form av ekstremt kraftige partikkelstrømmer kalt jeter. I dagens univers er de fleste supermassive sorte hull mye mindre aktive enn de var i sin ungdom, men samspillet mellom jetene og deres omgivelser har fortsatt betydning for hvordan galaksene utvikler seg.

To nye studier, publisert i dag i journalen Astronomy & Astrophysics, har brukt ALMA-observatoriet for å undersøke jeter fra to sorte hull i svært forskjellige avstander – et nært og forholdsvis rolig sort hull i galaksen NGC 1433 og et svært fjerntliggende og aktivt sort hull i objektet PKS 1830-211.

"ALMA har avslørt en overraskende spiralstruktur i den molekylære gassen nær sentrum av galaksen NGC 1433," forklarer Françoise Combes (Observatoire de Paris i Frankrike), som er hovedforfatter av den første forskningsartikkelen. "Bildene viser hvordan materialet trekkes inn mot det sorte hullet og forsyner det med drivstoff. Takket være de nye skarpe ALMA-observasjonene har vi også oppdaget en jet av materie som strømmer vekk fra det sorte hullet og som er kun 150 lysår lang. Dette er den minste utstrømning av molekylær gass man noensinne har observert i en annen galakse."

Oppdagelsen av gassutstrømningen, som dras med utover av den kraftige jeten fra det sorte hullet i midten av galaksen, er med på å forklare hvordan jeter kan stoppe stjernedannelse og regulere veksten til den sentrale utbulningen i galakser [1].

Ivan Martí-Vidal (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Sverige) og hans team har også observert et supermassivt sort hull med en jet. De studerte objektet PKS 1830-211, som befinner seg i det tidlige univers [2] og som har et mye mer lyssterkt og aktivt sort hull enn det i NGC 1433. Det uvanlige her er at det sterke lyset på sin vei til Jorda passerer forbi en massiv mellomliggende galakse, noe som gjør at vi faktisk ser to bilder av samme lyskilde. Astronomene bruker betegnelsen gravitasjonslinse om slike objekter [3].

Fra tid til annen svelger supermassive sorte hull enorme mengder materie [4], hvilket øker jetens styrke og gjør at det produseres svært høyenergetisk stråling. ALMA har ved en tilfeldighet observert nettopp en slik begivenhet i PKS 1830-211.

"ALMAs observasjoner av 'fordøyelsesbesværet' i PKS 1830-211 var ren flaks. Vi studerte objektet av andre grunner da vi plutselig oppdaget små endringer i farge og intensitet mellom de to avbildningene i gravitasjonslinsen. Basert på grundige analyser av denne uventede oppførselen, konkluderte vi med at vi tilfeldigvis hadde observert tidspunktet da nytt og ferskt materiale ble matet inn i foten av jeten fra det sorte hullet," forteller Sebastien Muller, medforfatter på den andre forskningsartikkelen.

Forskerteamet sjekket så hvorvidt denne voldsomme hendelsen hadde blitt plukket opp av andre teleskoper. Til sin overraskelse fant de et meget tydelig signal på gammabølgelengder i observasjoner gjort med Fermi-satellitten. Prosessen som forårsaket økningen i den langbølgede strålingen som ALMA observerte, var også ansvarlig for å øke energiutsendelsen fra jeten dramatisk, helt opp til de høyeste energier i universet.

"Dette er første gang man har funnet en klar sammenheng mellom gammastråling og submillimeterstråling fra stedet der en jet fra et sort hull skytes ut," tilføyer Sebastien Muller.

Disse to forskningsprosjektene er bare starten på ALMAs studier av jeter fra nære så vel som fjerne supermassive sorte hull. Combes team er allerede i gang med å undersøke andre nære aktive galakser med ALMA, og det unike objektet PKS 1830-211 ventes å stå sentralt i mange framtidige studier med ALMA og andre teleskoper. 

"Vi har fortsatt mye å lære om hvordan sorte hull klarer å produsere disse enorme energetiske jetene av materie og stråling," sier Ivan Martí-Vidal. "Men de nye ALMA-observasjonene, som til og med ble gjort før observatoriet var ferdigbygget, viser at dette er et kraftig og unikt verktøy for å studere slike jeter. Og vi har jo bare så vidt begynt!"

Fotnoter

[1] Denne prosessen kalles tilbakekobling (eng. feedback) og kan kanskje forklare den mystiske sammenhengen mellom massen til det sorte hullet i sentrum av en galakse og massen til den sentrale utbulningen som omgir galaksesenteret. Det sorte hullet trekker til seg gass og vokser seg større, for så å danne jeter som presser gassen vekk fra de omliggende områdene slik at stjernedannelsen stopper.

[2] PKS 1830-211 har en rødforskyving på 2,5, hvilket betyr at lyset fra objektet måtte reise i rundt 11 milliarder år før det nådde fram til Jorda. Lyset vi nå ser, ble utsendt når universet var kun 20 prosent av dets nåværende alder. Til sammenligning trenger lyset fra NGC 1433 bare omtrent 30 millioner år på å nå fram til oss, noe som er meget kort tid hva angår galakser. 

[3] Einsteins generelle relativitetsteori forutsier at lysstråler vil avbøyes når de passerer et massivt objekt, for eksempel en galakse. Effekten kalles gravitasjonslinsing, og siden det første funnet i 1979 har mange slike gravitasjonslinser blitt oppdaget. Fenomenet kan både forvrenge og forstørre og danne flere avbildninger av lyskilder som ligger bakenfor linsegalaksen.

[4] Det innfallende materialet kan for eksempel være en stjerne eller en molekylsky. Sistnevnte er faktisk observert i sentrum av vår egen galakse (se eso1151 og eso1332).

[5] Energien sendes ut som gammastråler. Gammastråling har den korteste bølgelengden og dermed den høyeste energien av all elektromagnetisk stråling.

Mer informasjon

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) er et internasjonalt samarbeid mellom Europa, Nord-Amerika og Øst-Asia, i samarbeid med Chile. ALMA er i Europa finansiert av ESO, i Nord-Amerika av det amerikanske National Science Foundation (NSF) i samarbeid med National Research Council (NRC) i Canada og National Science Council (NSC) i Taiwan. I Øst-Asia er ALMA finansiert av National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan i samarbeid med Academia Sinica (AS) i Taiwan. Byggingen og driften av ALMA ledes i Europa av ESO, i Nord-Amerika av National Radio Astronomy Observatory (NRAO), som styres av Associated Universities Inc. (AUI), og i Øst-Asia av National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Joint ALMA Observatory (JAO) står for den overordnede ledelse og administrasjon av byggefasen, oppstart og drift av ALMA. 

Forskningsprosjektene presenteres i to artikler i journalen Astronomy & Astrophysics: "ALMA observations of feeding and feedback in nearby Seyfert galaxies: an AGN-driven outflow in NGC1433" av F. Combes et al., og "Probing the jet base of the blazar PKS 1830−211 from the chromatic variability of its lensed images: Serendipitous ALMA observations of a strong gamma-ray flare" av I. Martí-Vidal et al.

De første forskerteamet består av F. Combes (Observatoire de Paris, Frankrike), S. García-Burillo (Observatorio de Madrid, Spania), V. Casasola (INAF–Istituto di Radioastronomia, Bologna, Italia), L. Hunt (INAF–Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florence, Italia), M. Krips (IRAM, Saint Martin d’Hère, Frankrike), A. J. Baker (Rutgers, the State University of New Jersey, Piscataway, USA), F. Boone (CNRS, IRAP, Toulouse, Frankrike), A. Eckart (Universität zu Köln, Tyskland), I. Marquez (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, Spania), R. Neri (IRAM), E. Schinnerer (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Tyskland) og L. J. Tacconi (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching bei München, Tyskland).

De andre forskerteamet består av I. Martí-Vidal (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Sverige), S. Muller (Onsala), F. Combes (Observatoire de Paris, Frankrike), S. Aalto (Onsala), A. Beelen (Institut d’Astrophysique Spatiale, Université Paris-Sud, Frankrike), J. Darling (University of Colorado, Boulder, USA), M. Guélin (IRAM, Saint Martin d’Hère, Frankrike; Ecole Normale Supérieure/LERMA, Paris, Frankrike), C. Henkel (Max-Planck-Institut für Radioastronomie [MPIfR], Bonn, Tyskland; King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi-Arabia), C. Horellou (Onsala), J. M. Marcaide (Universitat de València, Spania), S. Martín (ESO, Santiago, Chile), K. M. Menten (MPIfR), Dinh-V-Trung (Vietnam Academy of Science and Technology, Hanoi, Vietnam) og M. Zwaan (ESO, Garching, Tyskland).

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens desidert mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 15 land: Belgia, Brasil, Danmark, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal driver ESO Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys, og to såkalte kartleggingsteleskop. VISTA observerer i infrarødt og er verdens største kartleggingsteleskop, mens VLT Survey Telescope er det største teleskopet som er designet utelukkende for himmelkartlegginger i synlig lys. ESO er den europeiske partner i et revolusjonerende teleskop kalt ALMA, nåtidens største astronomiprosjekt. ESO planlegger for tiden et ekstremt stort optisk/nær-infrarødt teleskop som har fått betegnelsen E-ELT: European Extremely Large Telescope. Med en speildiameter på rundt 39 meter vil dette bli det største "øye" i verden som skuler opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Jan-Erik Ovaldsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Andreas O. Jaunsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Françoise Combes
Observatoire de Paris, LERMA
Paris, France
Tlf.: +33 1 4051 2077
E-post: francoise.combes@obspm.fr

Ivan Martí-Vidal
Chalmers University of Technology
Onsala Space Observatory, Onsala, Sweden
Tlf.: +46 31 772 5557
E-post: ivan.marti-vidal@chalmers.se

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6655
Mob.: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1344 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO. Norske kontakter er astronomene Jan-Erik Ovaldsen og Andreas O. Jaunsen. Pressemeldingen er oversatt av JEO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1344no
Navn:NGC 1433
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2013A&A...558A.124C
2013A&A...558A.123M

Bilder

Sammensatt bilde (fra ALMA og Hubble) av galaksen NGC 1433
Sammensatt bilde (fra ALMA og Hubble) av galaksen NGC 1433
Den fjerne aktive galaksen PKS 1830-211 avbildet med Hubble og ALMA
Den fjerne aktive galaksen PKS 1830-211 avbildet med Hubble og ALMA
Den nære aktive galaksen NGC 1433 avbildet av ALMA og Hubble
Den nære aktive galaksen NGC 1433 avbildet av ALMA og Hubble
ALMA-bilde av den molekylære gassen i sentrum av NGC 1433
ALMA-bilde av den molekylære gassen i sentrum av NGC 1433
Vidvinkelbilde av himmelen rundt galaksen NGC 1433
Vidvinkelbilde av himmelen rundt galaksen NGC 1433
Vidvinkelbilde av himmelen rundt den fjerne aktive galaksen PKS 1830-211
Vidvinkelbilde av himmelen rundt den fjerne aktive galaksen PKS 1830-211

Videoer

Zoom inn på den aktive galaksen NGC 1433
Zoom inn på den aktive galaksen NGC 1433
Zoom inn på den fjerne aktive galaksen PKS 1830-211
Zoom inn på den fjerne aktive galaksen PKS 1830-211
Kunstnerisk framstilling av ALMAs observasjoner av et gravitasjonslinset supermassivt sort hull
Kunstnerisk framstilling av ALMAs observasjoner av et gravitasjonslinset supermassivt sort hull

Se også