Pressemeddelelse

ALMA ser mystiske jetstrømme fra gigantiske sorte huller

16. oktober 2013

To internationale hold af astronomer har brugt det kræfterne fra Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) til at fokusere på jetstrømme fra store sorte huller i centrum af galakser, og observere hvordan de påvirker deres omgivelser. De har derved lavet det hidtil bedste billede af molekylær gas omkring et nærliggende stille sort hul, og fundet et uventet glimt for foden af en kraftfuld stråle, der ligger tæt på et fjernt sort hul.

Der er supertunge sorte huller -- med masser op mod mange milliarder solmasser -- i hjertet af næsten alle galakser i universet, inklusiv vores egen galakse Mælkevejen. I den fjerne fortid var disse bizarre objekter meget aktive, og slugte enorme mængder materiale fra deres omgivelser, hvilket fik dem til at skinne med en blændende glans, og udspy små mængder materiale igennem ekstremt kraftfulde stråler. I det nutidige univers, er de fleste af de supertunge sorte huller meget mindre aktive end de var i deres ungdom, men interaktionen mellem strålerne og deres omgivelser påvirker stadigvæk galaksernes udvikling.

To nye studier, der begge udgives i dag i journalen Astronomy & Astrophysics brugte ALMA til at kigge på strålerne fra de sorte huller på forskellige skalaer: et nærliggende og relativt stille sort hul i galaksen NGC 1433, og et meget fjernt og aktivt objekt kaldet PKS 1830-211.

"ALMA har afsløret en overraskende spiralstruktur i den molekylære gas tæt på centrum af NGC 1433," siger Françoise Combes (Observatoire de Paris, Frankrig), der er hovedforfatter på den første artikel. "Dette forklarer hvordan materiale strømmer ind, og giver brændstof til det sorte hul. Med de skarpe nye observationer fra ALMA, har vi opdaget en strøm af materiale, der strømmer væk fra det sorte hul, og kun strækker sig 150 lysår ud. Dette er den mindste af denne slags udstrømning, der nogensinde er observeret i en ekstern galakse."

Opdagelsen af denne udstrømning, der trækkes med jetstrømmen fra det centrale sorte hul, viser hvordan disse jetstrømme kan stoppe stjernedannelse og regulere væksten af galaksers centrale bule [1].

I PKS 1830-211 har Ivan Martí-Vidal (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Sverige) og hans hold også observeret supertunge sorte huller med en jetstrøm, men fra en meget mere klar og aktiv galakse i det tidlige univers [2]. Det er usædvanligt, da dens klare lys passerer gennem en mellemliggende galakse på dens vej til Jorden, og bliver splittet ind i to billeder af den gravitationelle linseeffekt [3]. 

Fra tid til anden sluger supertunge sorte huller en stor mængde masse [4], der øger jetstrømmens kraft, og gør strålingen større, helt op til de højeste energier. Og nu har ALMA, ved ren tilfældighed, fanget en af disse begivenheder mens det sker i PKS 1830-211.

"ALMA-observationerne af denne slags sort hullers forstoppelse, har været ufatteligt heldigt. Vi observerede PKS 1830-211 med et andet formål, og så pludselig små farve- og intensitetsændringer i billederne af den gravitationelle linse. Et meget omhyggeligt blik på denne uventede opførsel, ledte os til den konklusion, at vi observerede, helt tilfældigt og lige på det tidspunkt, hvor friskt nyt materiale fandt ind i foden af jetstrømmen af det sorte hul," siger Sebastien Muller der er medforfatter på den anden artikel.

Holdet kiggede også efter, om denne voldsomme begivenhed var blevet set af andre teleskoper, og blev overraskede over at finde et meget klart signal i gammastråling, takket være overvågende observationer med Fermi-LAT satellitten. Den proces der skabte en forøgelse af strålingen i ALMAs lange bølgelængder, var også ansvarlig for at øge lyset i jetstrømmen dramatisk, helt op til de højeste energier i universet [5].

"Det er første gang, at sådan en klar forbindelse mellem gammastråler og submillimeter radiobølger er blevet sporet til at komme fra foden af et sort huls jetstrøm," tilføjer Sebastien Muller.

De to nye observationer er bare starten på ALMAs undersøgelser af egenskaberne af de jetstrømme, der kommer fra supertunge sorte huller, både nærliggende og fjerne. Combes' hold studerer allerede andre nærliggende galakser med ALMA, og det unikke objekt PKS 1830-211 forventes at være fokus for en del fremtidig forskning med ALMA og andre teleskoper.

"Der er stadigvæk meget at lære om hvordan sorte huller kan skabe disse meget energirige jetstrømme af materiale og stråling," konkluderer Martí-Vidal. "Men de nye resultater, der blev gjort før ALMA stod færdigt, viser at det er et unikt og kraftfuldt værktøj for at måle disse jetstrømme - og opdagelserne er kun lige begyndt!"

Noter

[1] Denne proces kaldet feedback, forklarer måske den mystiske sammenhæng mellem massen af et sort hul i midten af en galakse og massen af den omkringliggende bule. Det sorte hul samler gas og vokser mere aktivt, men producerer derefter jetstrømme, der får gassen til at forsvinde fra de omkringliggende områder og stopper stjernedannelse.

[2] PKS 1830-211 har en rødforskydning på 2,5 hvilket betyder, at dens lys har rejst i omkring 11 milliarder år før det har nået os. Lyset vi ser, blev udsendt, da universet kun havde 20 % af dens nuværende alder. Til sammenligning tager det kun lyset fra NGC 1433 omkring 30 millioner år om at nå Jorden, hvilket er meget kort på galaktisk tidsskala.

[3] Einsteins generelle relativitetsteori forudsiger at lysstrålerne vil bliver afbøjet, når de passerer tunge objekter som galakser. Denne effekt kaldes gravitationel linseeffekt, og siden det første fund i 1979, er et stort antal blevet opdaget. Linsningen kan skabe flere billeder, ligesom det kan forvrænge og forstørre lyset fra den bagerste kilde.

[4] Det indfaldene materiale kunne være en stjerne eller en molekylær sky. Sådan en indfaldene sky er blevet observeret i Mælkevejens centrum (eso1151, eso1332).

[5] Den udsendte energi er gammastråling, den stråling med den korteste bølgelængde og højeste energi af elektromagnetisk stråling.

Mere information

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en international astronomifacilitet, er et partnerskab mellem Europa, Nordamerika og Østasien i samarbejde med Chile. I Europa er ALMA finansieret af det Europæiske Syd Observatorium (ESO), i Nordamerika af U.S. National Science Foundation (NSF) i samarbejde med National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC) og i Østasien af National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan i samarbejde med Academia Sinica (AS) i Taiwan. Konstruktionen og driften af ALMA ledes i Europa af ESO, i Nordamerika af National Radio Astronomy Observatory (NRAO), der administreres af Associated Universities, Inc. (AUI), og i Østasien af National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Joint ALMA Observatory (JAO) står for den samlede ledelse og overordnede styring af konstruktionen, ibrugtagningen og driften af ALMA.

Disse videnskabelige projekter præsenteres i to artikler, "ALMA observations of feeding and feedback in nearby Seyfert galaxies: an AGN-driven outflow in NGC1433”, af 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”, af I. Martí-Vidal et al.. Begge artikler kan læses i Astronomy & Astrophysics.

Det første hold bestod af F. Combes (Observatoire de Paris, Frankrig), S. García-Burillo (Observatorio de Madrid, Spain), V. Casasola (INAF–Istituto di Radioastronomia, Milan, Italy), L. Hunt (INAF–Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florence, Italy), M. Krips (IRAM, Saint Martin d’Hère, France), A. J. Baker (Rutgers, the State University of New Jersey, Piscataway, USA), F. Boone (CNRS, IRAP, Toulouse, Frankrig), A. Eckart (Universität zu Köln, Tyskland), I. Marquez (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, Spanien), 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).

Det andet hold bestod af I. Martí-Vidal (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Sverige), S. Muller (Onsala), F. Combes (Observatoire de Paris, Frankrig), S. Aalto (Onsala), A. Beelen (Institut d’Astrophysique Spatiale, Université Paris-Sud, Frankrig), J. Darling (University of Colorado, Boulder, USA), M. Guélin (IRAM, Saint Martin d’Hère, France; Ecole Normale Supérieure/LERMA, Paris, Frankrig), C. Henkel (Max-Planck-Institut für Radioastronomie [MPIfR], Bonn, Tyskland; King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi Arabien), C. Horellou (Onsala), J. M. Marcaide (Universitat de València, Spanien), 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 er den mest fremtrædende internationale astronomi-organisation i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. ESO har i dag følgende 15 medlemslande: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrig, Holland, Italien, Portugal, Schweiz og Storbritannien, Spanien, Sverige, Tjekkiet, Tyskland og Østrig. ESOs aktiviteter er fokuseret på design, konstruktion og drift af jordbaserede observationsfaciliteter for at muliggøre vigtige videnskabelige opdagelser inden for astronomi. ESO spiller også en ledende rolle for at fremme og organisere samarbejdet inden for astronomisk forskning. I Chile driver ESO tre unikke observatorier i verdensklasse: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope (VLT), der er verdens mest avancerede astronomiske observatorium til observationer i synligt lys samt to kortlægningsteleskoper. VISTA arbejder i infrarødt lys og er verdens største kortlægningsteleskop, mens VLT Survey Telescope (VST) er det største teleskop, der udelukkende er bygget til at kortlægge himlen i synligt lys. ESO er den europæiske partner i et revolutionerede astronomisk teleskop kaldet ALMA, det største igangværende astronomiske projekt. ESO planlægger i øjeblikket et 39 meter optisk/nær-infrarødt teleskop kaldet European Extremely Large Telescope (E-ELT), der vil blive "verdens største øje mod himlen".

Links

• Videnskabelige artikler: Combes et al. & Marti-Vidal et al.
• Video der viser et supertungt sort huls kosmiske forstoppeæse; PKS 1830-211, set af ALMA
• Billeder af ALMA

Kontakter

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
Mobil: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1344 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.