Pressmeddelande

ALMA avslöjar intensiva magnetfält nära supermassivt svart hål

Ljusning kring de mystiska mekanismer som råder vid händelsehorisontens rand

16 april 2015

Teleskopet ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) har avslöjat ett extremt kraftfullt magnetfält, bortom vad man tidigare har upptäckt i någon galaxkärna, väldigt nära händelsehorisonten av ett supermassivt svart hål. De nya observationerna hjälper astronomer att förstå både hur dessa bjässar i galaxers centrum, och tvillingstrålen av plasma som de ofta sprutar ut i höga hastigheter från sina poler, kan byggas. Resultaten publiceras i tidsskriften Science den 17 april 2015.

Supertunga svarta hål, med massor på upp till flera miljarder gånger solens, påträffas i hjärtat av nästan alla galaxer i universum. Dessa svarta hål kan samla på sig stora mängder av materia i form av en omgivande skiva. Merparten av materian föder det svarta hålet, men en del kan undfly strax innan den fångas och istället kastas ut i rymden med hastigheter nära ljusets och bildar då en jetstråle av plasma. Forskare vet inte exakt hur detta går till. Dock tror man att starka magnetfält som verkar alldeles nära händelsehorisonten spelar en viktig roll genom att hjälpa materian att rädda sig undan det gapande mörkrets käftar.

Fram tills nu har bara svaga magnetfält långt från svarta hål – flera ljusår bort – upptäckts [1]. Men i den här studien har astronomer från Chalmers tekniska högskola och Onsala rymdobservatorium i Sverige använt ALMA för att upptäcka signaler som är direkt relaterade till ett starkt magnetfält väldigt nära händelsehorisonten av det supermassiva svarta hålet i en avlägsen galax med beteckningen PKS 1830-211. Magnetfältet ligger precis där materia plötsligt accelereras bort från det svarta hålet i form av en jetstråle.

Forskargruppen mätte upp magnetfältsstyrkan genom att studera på vilket vis ljuset som rörde sig bort från det svarta hålet var polariserat.

Ivan Marti-Vidal är försteförfattare till artikeln.

– Polarisering är en av ljusets viktigaste egenskaper och används ofta i vårt vardagsliv, till exempel solglasögon eller 3d-glasögon på bio. När polariserat ljus uppstår naturligt kan man använda det för att studera magnetfält, eftersom ljuset ändrar sin polarisering när det rör sig igenom magnetiserat material. I det här fallet hade ljuset som vi upptäckte med ALMA rört sig genom material väldigt nära det svarta hålet, ett ställe där det är fullt med högt magnetiserad plasma, berättar han.

Astronomerna använde en ny analysmetod som utvecklats för ALMA-mätningarna och upptäckte att riktningen för polariseringen hos ljusstrålarna från hjärtat av PKS 1830-211 har roterat [2].

Dessa är de kortaste våglängder som någonsin använts i den här typen av studie. Det gör det möjligt att studera områden som ligger mycket nära det centrala svarta hålet [3].

Sebastien Muller är medförfattare till artikeln.

– Vi har upptäckt en tydlig signal av att polarisationen roterats och signalen är hundra gånger högre än vad man tidigare funnit i universum. Tack vare ALMA är vår upptäckt ett stort steg framåt vad gäller vilka frekvenser som man kunnat studera, men även vad gäller avståndet till det svarta hålet där magnetfältet har studerats. Vi når i storleksordningen ner till några få ljusår från händelsehorisonten. Dessa resultat, och framtida studier, kommer hjälpa oss att förstå vad som pågår i de supermassiva svarta hålens omedelbara närhet, avslutar han.

Noter

[1] Magnetfält som är mycket svagare har upptäckts i närheten av det relativt inaktiva supermassiva svarta hålet i mitten av Vintergatan. Observationer som gjorts nyligen har också avslöjat ett svagt magnetfält i den aktiva galaxen NGC 1275, som upptäcktes i millimetervåglängder.

[2] Magnetfälten ger upphov till en effekt som kallas Faradayrotation. Polariseringen roterar olika mycket vid olika våglängder, och hur rotationen varierar med våglängd berättar om det magnetiska fältet i området.

[3] Observationerna med ALMA gjordes vid en effektiv våglängd på drygt 0,3 millimeter. Tidigare studier har gjorts vid mycket längre radiovåglängder. Endast ljus i med våglängd kring en millimeter kan undkomma regioner mycket nära det svarta hålet, däremot absorberas strålning med längre våglängder.

Mer information

Resultaten presenteras i en forskningsartikel med titeln “A strong magnetic field in the jet base of a supermassive black hole” i tidsskriften Science den 17 april 2015.

Forskargruppen består av I. Martí-Vidal (Onsala rymdobservatorium och Institutionen för rymd- och geovetenskap, Chalmers tekniska högskola, Sverige), S. Muller (Onsala rymdobservatorium och Institutionen för rymd- och geovetenskap, Chalmers tekniska högskola, Sverige), W. Vlemmings (Institutionen för rymd- och geovetenskap och Onsala rymdobservatorium, Chalmers tekniska högskola, Sverige), C. Horellou (Institutionen för rymd- och geovetenskap, Chalmers tekniska högskola, Sverige) och S. Aalto (Institutionen för rymd- och geovetenskap, Chalmers tekniska högskola, Sverige).

ALMA är en internationell anläggning för astronomi och är ett samarbete mellan ESO, National Science Foundation i USA och Nationella instituten för naturvetenskap (NINS) i Japan i samverkan med Chile. ALMA stöds av ESO åt dess medlemsländer, av NSF i samarbete med Kanadas National Research Council (NRC) och Taiwans Nationella vetenskapsråd (NSC) samt av NINS i samarbete med Academia Sinica (AS) i Taiwan och Koreas Institut för astronomi och rymdforskning (KASI).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 16 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop. VISTA arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det europeiska extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

 

Länkar

• Bilder på ALMA

Kontakter

Ivan Marti-Vidal
Onsala Space Observatory
Onsala, Sweden
Tel: +46 31 772 55 57
E-post: 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-post: rhook@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1515 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.