eso1344pl — Komunikat naukowy

ALMA zbadała tajemnice dżetów z gigantycznych czarnych dziur

16 października 2013

Dwa międzynarodowe zespoły badawcze astronomów wykorzystały moc Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) do zbadania dżetów z olbrzymich czarnych dziur w centrach galaktyk i do obserwacji w jaki sposób obiekty te wpływają na swoje otoczenie. Uzyskano najlepszy obraz gazu molekularnego wokół pobliskiej, spokojnej czarnej dziury, a także niespodziewany przebłysk podstawy potężnego dżetu w pobliżu odległej czarnej dziury.

W sercach prawie wszystkich galaktyk we Wszechświecie istnieją supermasywne czarne dziury – o masach do kilku miliardów mas Słońca – także w naszej własnej galaktyce, Drodze Mlecznej. W odległej przeszłości te dziwaczne obiekty były bardzo aktywne, pochłaniając niesamowite ilości materii ze swojego otoczenia, bardzo mocno świecąc i wyrzucając niewielką część materii poprzez potężne dżety. W obecnym Wszechświecie większość supermasywnych czarnych dziur jest znacznie mniej aktywna niż w młodości, ale oddziaływanie pomiędzy dżetami, a otoczeniem ciągle ma wpływ na ewolucję galaktyki.

Dwa nowe badania, oba opublikowane dzisiaj w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics, wykorzystały ALMA do zbadania dżetów czarnych dziur w dwóch bardzo różnych skalach: pobliskiej i względnie spokojnej czarnej dziury w galaktyce NGC 1433 oraz bardzo odległego i aktywnego obiektu oznaczonego jako PKS 1830-211.

„ALMA ujawniła zaskakującą spiralną strukturę w gazie molekularnym blisko centrum NGC 1433” powiedział Françoise Combes (Observatoire de Paris, Francja), który jest głównym autorem pierwszej publikacji. „Wyjaśnia to w jaki sposób spływa materia, która zasila czarną dziurę. Dzięki wyraźnym nowym obserwacjom z ALMA, odkryliśmy dżet materii poruszający się od czarnej dziury i rozciągnięty na zaledwie 150 lat świetlnych. Jest to najmniejszy tego typu wypływ molekularny zaobserwowany w zewnętrznej galaktyce.”

Odkrycie wypływu, który jest unoszony przez dżet z centralnej czarnej dziury, pokazuje w jaki sposób dżety mogą powstrzymać procesy powstawania gwiazd i regulować wzrost centralnych zgrubień galaktyk [1].

W PKS 1830-211, Ivan Martí-Vidal (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Szwecja), wraz ze swoim zespołem, również zaobserwowali supermasywną czarną dziurę z dżetem, ale znacznie jaśniejszą i bardziej aktywną, we wczesnym Wszechświecie [2]. Jest nietypowa ze względu na to, że jej jasne światło w drodze do Ziemi przechodzi przez masywną galaktykę i jest rozdzielane na dwa obrazy dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu [3].

Od czasu do czasu supermasywne czarne dziury nagle pochłaniają wielkie ilości masy [4], co zwiększa moc dżetu i podwyższa promieniowanie w bardzo wysokich energiach. Dzięki przypadkowi sieć ALMA uchwyciła jedno z takich zdarzeń w PKS 1830-211.

„Obserwacje niestrawności czarnej dziury za pomocą ALMA były w tym przypadku zupełnie nieoczekiwane. Obserwowaliśmy PKS 1830-211 z innego powodu, a następnie zauważyliśmy niewielkie zmiany koloru i intensywności pomiędzy zdjęciami soczewki grawitacyjnej. Bardzo staranna analiza tego niespodziewanego zachowania doprowadziła nas do wniosku, że dzięki szczęśliwemu trafowi zaobserwowaliśmy moment, w którym świeża materia przemieściła się do podstawy dżetu czarnej dziury” mówi Sebastien Muller, współautor drugiej publikacji.

Zespół sprawdził także czy to gwałtowne wydarzenie zostało zaobserwowane przez inne teleskopy i był zaskoczony, gdy odnalazł bardzo wyraźne sygnały promieniowania gamma, zarejestrowane dzięki obserwacjom monitorującym satelity Fermi-LAT. Proces, który spowodował zwiększenia promieniowania na długich falach ALMA był odpowiedzialny za znaczące podbicie światła w dżecie aż do najwyższych energii we Wszechświecie [5].

„Po raz pierwszy został ustalony tak wyraźny związek pomiędzy promieniowaniem gamma, a submilimetrowymi falami radiowymi, jak to miało miejsce w rzeczywistej podstawie dżetu czarnej dziury” dodał Sebastien Muller.

Dwie nowe obserwacje są dopiero początkiem badań ALMA na temat działania dżetów z supermasywnych czarnych dziur, tych bliskich i tych dalekich. Zespół Combesa już prowadzi za pomocą ALMA badania innej pobliskiej galaktyki aktywnej, a unikalny obiekt PKS 1830-211 będzie zapewne przedmiotem przyszłych badań za pomocą ALMA i innych teleskopów.

„Nadal musimy dużo nauczyć się na temat tego, w jaki sposób czarne dziury tworzą olbrzymie energetyczne dżety materii i promieniowania” podsumowuje Ivan Martí-Vidal.”Ale najnowsze wyniki, uzyskane jeszcze przed skompletowaniem pełnej sieci ALMA, pokazują, że jest to niespotykanie potężne narzędzie do badania dżetów – odkrycia dopiero się zaczynają!”

Uwagi

[1] Proces ten, zwany sprzężeniem zwrotnym, może wyjaśnić zagadkowy związek pomiędzy masą czarnej dziury w centrum galaktyki, a masą otaczającego ją zgrubienia galaktycznego. Czarna dziura akreuje gaz i staje się bardziej aktywna, ale wytwarza następnie dżety, które usuwają gaz z jej otoczenia i powstrzymują procesy powstawania gwiazd.

[2] PKS 1830-211 ma przesunięcie ku czerwieni 2,5, co oznacza, że światło musiało podróżować przez około 11 miliardów lat zanim dotarło do nas. Światło, które obserwujemy zostało wyemitowane gdy Wszechświat miał zaledwie 20% obecnego wieku. Dla porównania światło od NGC 1433 potrzebuje zaledwie 30 milionów lat, aby dotrzeć do Ziemi, co jest bardzo krótkim czasem w kontekście wieku galaktyk.

[3] Ogólna teoria względności Einsteina przewiduje, że promienie świetlne są uginane gdy przechodzą w pobliżu masywnego obiektu, takiego jak galaktyka. Efekt ten zwany jest soczewkowaniem grawitacyjnym. Od pierwszego zaobserwowanego w 1979 przypadku odkryto już wiele soczewek grawitacyjnych. Soczewkowanie może tworzyć obrazy wielokrotne, a także zniekształcać i powiększać źródła światła znajdujące się w tle.

[4] Spadająca materia może być gwiazdą albo obłokiem molekularnym. Tego typu spadający obłok został zaobserwowany w centrum Drogi Mlecznej (eso1151, eso1332).

[5] Energia ta jest emitowana jako promieniowanie gamma o najkrótszych galach i najwyższych energiach spośród promieniowania elektromagnetycznego.

Więcej informacji

Międzynarodowy kompleks astronomiczny ALMA działa w ramach partnerstwa pomiędzy Europą, Ameryką Północną i Azją Wschodnią, we współpracy z Chile. ALMA jest finansowana w Europie przez Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), w Ameryce Północnej przez U.S. National Science Foundation (NSF), we współpracy z National Research Council of Canada (NRC) oraz National Science Council of Tajwan (NSC), a w Azji Wschodniej przez National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan, we współpracy z Academia Sinica (AS) in Taiwan. Konstrukcja i użytkowanie ALMA w imieniu Europy jest kierowane przez ESO, w imieniu Ameryki Północnej przez National Radio Astronomy Observatory (NRAO), zarządzane przez Associated Universities, Inc. (AUI), a w imieniu Azji Wschodniej przez National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Joint ALMA Observatory (JAO) umożliwia wspólne kierowanie i zarządzanie konstrukcją, testowaniem i użytkowaniem ALMA.

Wyniki projektów badawczych zaprezentowano w dwóch artykułach: “ALMA observations of feeding and feedback in nearby Seyfert galaxies: an AGN-driven outflow in NGC1433”, F. Combes et al. oraz “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”, I. Martí-Vidal et al. Obie publikacje ukażą się w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

Skład pierwszego zespołu badawczego: F. Combes (Observatoire de Paris, Francja), S. García-Burillo (Observatorio de Madrid, Hiszpania), V. Casasola (INAF–Istituto di Radioastronomia, Mediolan, Włochy), L. Hunt (INAF–Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florencja, Włochy), M. Krips (IRAM, Saint Martin d’Hère, Francja), A. J. Baker (Rutgers, the State University of New Jersey, Piscataway, USA), F. Boone (CNRS, IRAP, Toulouse, Francja), A. Eckart (Universität zu Köln, Niemcy), I. Marquez (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, Hiszpania), R. Neri (IRAM), E. Schinnerer (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Niemcy) oraz L. J. Tacconi (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching bei München, Niemcy).

Skład drugiego zespołu badawczego: I. Martí-Vidal (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Szwecja), S. Muller (Onsala), F. Combes (Observatoire de Paris, Francja), S. Aalto (Onsala), A. Beelen (Institut d’Astrophysique Spatiale, Université Paris-Sud, Francja), J. Darling (University of Colorado, Boulder, USA), M. Guélin (IRAM, Saint Martin d’Hère, France; Ecole Normale Supérieure/LERMA, Paryż, Francja), C. Henkel (Max-Planck-Institut für Radioastronomie [MPIfR], Bonn, Niemcy; King Abdulaziz University, Jeddah, Arabia Saudyjska), C. Horellou (Onsala), J. M. Marcaide (Universitat de València, Hiszpania), S. Martín (ESO, Santiago, Chile), K. M. Menten (MPIfR), Dinh-V-Trung (Vietnam Academy of Science and Technology, Hanoi, Wietnam) oraz M. Zwaan (ESO, Garching, Niemcy).

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Jest wspierane przez 15 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada Bardzo Duży Teleskop (Very Large Telescope), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest europejskim partnerem dla rewolucyjnego teleskopu ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. ESO planuje obecnie 39-metrowy Ogromnie Wielki Teleskop Europejski (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope - E-ELT), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

Kontakt

Krzysztof Czart
Centrum Astronomii UMK
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

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

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

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

Jest to tłumaczenie Komunikatu prasowego ESO eso1344
Bookmark and Share

O komunikacie

Komunikat nr:eso1344pl
Nazwa:NGC 1433
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2013A&A...558A.124C
2013A&A...558A.123M

Zdjęcia

Composite view of the galaxy NGC 1433 from ALMA and Hubble
Composite view of the galaxy NGC 1433 from ALMA and Hubble
Po angielsku
The distant active galaxy PKS 1830-211 from Hubble and ALMA
The distant active galaxy PKS 1830-211 from Hubble and ALMA
Po angielsku
The nearby active galaxy NGC 1433 from ALMA and Hubble
The nearby active galaxy NGC 1433 from ALMA and Hubble
Po angielsku
ALMA view of molecular gas in the centre of NGC1433
ALMA view of molecular gas in the centre of NGC1433
Po angielsku
Wide-field view of the galaxy NGC1433
Wide-field view of the galaxy NGC1433
Po angielsku
Wide-field view of the sky around the distant active galaxy PKS 1830-211
Wide-field view of the sky around the distant active galaxy PKS 1830-211
Po angielsku

Filmy

Zooming in on the active galaxy NGC 1433
Zooming in on the active galaxy NGC 1433
Po angielsku
Zooming in on the distant active galaxy PKS 1830-211
Zooming in on the distant active galaxy PKS 1830-211
Po angielsku
Artist’s impression of ALMA observations of a gravitationally-lensed supermassive black hole
Artist’s impression of ALMA observations of a gravitationally-lensed supermassive black hole
Po angielsku

Zobacz też