Pressmeddelande

Svart hål matas av kallt intergalaktiskt hällregn

8 juni 2016

En internationell grupp av astronomer har med hjälp av teleskopet ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) bevittnat ett kosmiskt väder som man aldrig tidigare skådat – en hop av stora intergalaktiska gasmoln regnar ner mot det supermassiva svarta hålet i mitten av en enorm galax som ligger en miljard ljusår från jorden. Forskningsresultaten publiceras i tidsskriften Nature den 9 juni 2016.

De nya observationerna med ALMA är det första direkta beläggen för att kalla, täta moln kan bildas ur het intergalaktisk gas och störta in i hjärtat av en galax för att mata det supermassiva svarta hål i galaxens mitt. Detta ändrar dessutom astronomers syn på hur supermassiva svarta hål äter genom en process som kallas ackretion.

Tidigare trodde astronomer att de supermassiva svarta hålen i de största galaxerna åt upp sig på en långsam och stadig diet av het, joniserad gas från galaxens omgivande halo. De nya observationerna med ALMA visar nu att svarta hål också kan – när de intergalaktiska väderförhållandena är de rätta – frossa på ett ojämnt, kaotiskt skyfall av moln av väldigt kall molekylgas.

Grant Tremblay, astronom vid Yaleuniversitetet i New Haven, Connecticut, USA, och tidigare ESO Fellow, är förstaförfattare till den nya artikeln.

– Trots att detta är väntat utifrån teorier som lagts fram under de senaste åren har vi nu fått ett av de första otvetydiga observationella beläggen för ett kaotiskt, kallt regn som matar ett supermassivt svart hål. Det är en spännande tanke att vi kanske faktiskt kan se en regnstorm som är stor som en galax och som matar ett svart hål vars massa är cirka 300 miljoner gånger solens, säger han.

Tremblay och hans forskargrupp använde ALMA för att blicka in i en ovanlig ljus hop av cirka 50 galaxer, som tillsammans kallas Abell 2597. I hopens kärna ligger en tung elliptisk galax som kallas Abell 2597 brightest cluster galaxy. I utrymmet mellan galaxerna finns en diffus atmosfär bestående av varm joniserad gas, som tidigare observerats av NASAs Chandra X-ray Observatory.

– Den här väldigt varma gasen kan snabbt kylas ner och kondenseras på samma vis som varm, fuktig luft i jordens atmosfär kan bilda moln och regn. De nyligen kondenserade molnen kan regna ner på galaxen, ge nytt material för ny stjärnbildning och för att mata det supermassiva svarta hålet, tillägger Tremblay.

Nära galaxens mittpunkt har forskare upptäckt just ett sådant scenario. Tre tunga klumpar av kall gas störtar mot det supermassiva svarta hål i galaxens kärna med en hastighet på cirka en miljon kilometer i timmen. Vart och ett av dessa moln innehåller lika mycket material som en miljon solar och är tiotals ljusår tvärs över.

Normalt sett skulle objekt i den här skalan vara väldigt svåra att särskilja på så stora avstånd, även med ALMA:s fantastiska upplösning. De avslöjades dock tack vare de “skuggor” som de kastar mot jorden och som är flera miljarder ljusår stora [1].

Ytterligare mätningar från National Science Foundations Very Long Baseline Array tyder på att gasmolnen som observerats av ALMA ligger bara 300 ljusår från det centrala svarta hålet. I astronomiska mått mätt är de på gränsen till att slukas.

 

ALMA har bara kunnat upptäcka tre moln av kall gas nära det svarta hålet, men astronomerna misstänker att det kan finnas tusentals liknande moln i deras närhet. Om det stämmer kan det svarta hålet utsättas för ett ihållande skyfall som kan hålla igång dess aktivitet under en lång tid framöver.

Astronomerna planerar nu att använda ALMA för att leta efter liknande “regnstormar” i andra galaxer för att ta reda på om dessa kosmiska väder är så vanliga som man skulle vänta sig enligt dagens teorier.

Noter

[1] Skuggorna bildas när de infallande ogenomskinliga gasmolnen blockerar en del av det ljusa bakgrundsljuset i millimetervåglängder. Bakgrundsljuset skickas ut av elektroner som går i spiraler på grund av de magnetiska fälten nära det centrala supermassiva svarta hålet.

Mer information

Dessa forskningsresultat presenteras i en forskningsartikel med titeln “Cold, clumpy accretion onto an active supermassive black hole”, av Grant R. Tremblay m. fl., och publiceras i tidsskriften Nature den 9 juni 2016.

Forskarlaget består av Grant R. Tremblay (Yale University, New Haven, Connecticut, USA; ESO, Garching, Tyskland), J. B. Raymond Oonk (ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy, Dwingeloo, Nederländerna; Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Nederländerna), Françoise Combes (LERMA, Observatoire de Paris, PSL Research University, College de France, CNRS, Paris-Sorbonne Universitet, Paris, Frankrike), Philippe Salomé (LERMA, Observatoire de Paris, PSL Research University, College de France, CNRS, Paris-Sorbonne Universitet, Paris, Frankrike), Christopher O’Dea (University of Manitoba, Winnipeg, Canada; Rochester Institute of Technology, Rochester, New York, USA), Stefi A. Baum (University of Manitoba, Winnipeg, Canada; Rochester Institute of Technology, Rochester, New York, USA), G. Mark Voit (Michigan State University, East Lansing, Michigan, USA), Megan Donahue (Michigan State University, East Lansing, Michigan, USA), Brian R. McNamara (Waterloo University, Waterloo, Ontario, Kanada), Timothy A. Davis (Cardiff University, Cardiff, Storbritannien; ESO, Garching, Tyskland), Michael A. McDonald (Kavli Institute for Astrophysics & Space Research, MIT, Cambridge, Massachusetts, USA), Alastair C. Edge (Durham University, Durham, Storbritannien), Tracy E. Clarke (Naval Research Laboratory Remote Sensing Division, Washington DC, USA), Roberto Galván-Madrid (Instituto de Radioastronomía y Astrofísica, UNAM, Morelia, Michoacan, Mexico; ESO, Garching, Tyskland), Malcolm N. Bremer (University of Bristol, Bristol, Storbritannien), Louise O. V. Edwards (Yale University, New Haven, Connecticut, USA), Andrew C. Fabian (Institute of Astronomy, Cambridge University, Cambridge, Storbritannien), Stephen Hamer (LERMA, Observatoire de Paris, PSL Research University, College de France, CNRS, Sorbonne University, Paris, Frankrike) , Yuan Li (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), Anaëlle Maury (Laboratoire AIMParis-Saclay, CEA/DSM/Irfu CNRS, University Paris Diderot, CE-Saclay, Gif-sur-Yvette, Frankrike), Helen Russell (Institute of Astronomy, Cambridge University, Cambridge, Storbritannien), Alice C. Quillen (University of Rochester, Rochester, New York, USA), C. Megan Urry (Yale University, New Haven, Connecticut, USA), Jeremy S. Sanders (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching bei München, Tyskland) och Michael Wise (ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy, Dwingeloo, Nederländerna).

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).

Byggandet och drivandet av ALMA leds av ESO av dess medlemsstater; av National Radio Astronomy Observatory (NRAO), som förvaltas av Associated Universities, Inc. (AUI), på uppdrag av Nordamerika; och av National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) på uppdrag av Östasien. Joint ALMA Observatory (JAO) bidrar med enhetlig ledning och styrning av byggandet, driftsättning och drift av ALMA.

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

• Forskningsartikeln

• Bilder på ALMA

Kontakter

Grant Tremblay
Yale University
New Haven, Connecticut, USA
Tel: +1 207 504 4862
E-post: grant.tremblay@yale.edu

Francoise Combes
LERMA, Paris Observatory
France
E-post: francoise.combes@obspm.fr

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 eso1618 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.