ALMA kannar leyndardóma risasvartholastróka
Sævar Helgi Bragason
16. okt. 2013
Fréttir
ALMA hefur beint sjónum sínum að strókum risasvarthola í miðjum tveggja vetrarbrauta og kannað áhrifin sem þeir hafa á nágrenni sitt
Tveir alþjóðlegir hópar stjörnufræðinga hafa beint Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) að strókum risasvarthola í miðjum tveggja vetrarbrauta og kannað áhrifin sem þeir hafa á nágrenni sitt. Stjörnufræðingarnir náðu bestu myndunum hingað til af gasi í kringum nálægt en kyrrlátt svarthol, sem og óvæntum myndum af grunni öflugs efnisstróks skammt frá svartholi í órafjarlægð.
Í miðju næstum allra vetrarbrauta í alheiminum, þar á meðal í Vetrarbrautinni okkar, eru risasvarthol sem eru allt að nokkrum milljón sinnum efnismeiri en sólin. Í fjarlægri fortíð voru þessi furðufyrirbæri mjög virk þegar þau gleyptu óhemju mikið magn efnis úr nágrenni sínu, skinu gríðarlega skært og skiluðu frá sér aðeins örlitlu broti af þessu efni með kraftmiklum strókum. Í dag eru flest risasvarthol mun kyrrlátari en þau voru í æsku, en samspilið milli stróka og umhverfis þeirra hefur enn áhrif á þróun vetrarbrauta.
Í tveimur nýjum rannsókn sem kynntar voru í dag í tímaritinu Astronomy & Astrophysics, var ALMA sjónaukinn notaður til að kanna mjög ólíka stróka frá tveimur svartholum: Annars vegar nálægu og tiltölulega rólegu svartholi í vetrarbrautinni NGC 1453 og hins vegar mjög fjarlægu og virku svartholi í fyrirbæri sem kallast PKS 1830-211.
„Með ALMA fundum við þyrilmyndun í gasi við miðju NGC 1433, sem kom nokkuð á óvart,“ sagði Francoise Combes (Observatoire de Paris í Frakklandi), aðalhöfundur fyrri greinarinnar.
„Þessi myndun skýrir hvernig efnið streyminn inn á við og knýr svartholið. Með mælingum ALMA hefur okkur tekist að finna efnisstróka sem streyma burt frá svartholinu en ná aðeins 150 ljósár út í geiminn. Við höfum aldrei áður séð jafn lítill strókur í fjarlægri vetrarbraut.“
Uppgötvunin á þessu þyrillaga útstreymi, sem dregst meðfram stróknum frá svartholinu í miðjunni, sýnir hvernig strókar geta stöðvað myndun stjarna og stjornað vexti miðbunga vetrarbrauta [1].
Í PKS 1830-211 komu Ivan Martí-Vidal (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala í Svíþjóð) og teymi hans auga á annað risasvarthol með efnisstrók, nema miklu bjartari og virkari, frá árdögum alheimsins [2]. Það óvenjulega er að þetta skæra ljós berst í gegnum massamikla vetrarbraut á leið sinni til Jarðar og klofnar við það í tvennt vegna þyngdarlinsuhrifa [3].
Annað slagið gleypa risasvarthol skyndilega mikinn efnismassa [4] sem eflir strókinn og eykur geislunina upp í hæsta orkustig. ALMA hefur nú, fyrir tilviljun, fangað einn slíkan atburð á mynd í ljósinu frá PKS 1830-211.
„Mælingar ALMA á þessum meltingartruflunum svarthols eru einskær heppni. Við vorum að rannsaka PKS 1830-211 í öðrum tilgangi og tókum þá eftir hárfínum breytingum á lit og styrk ljóssins í þyngdarlinsunni. Eftir nákvæmar mælingar á þessum óvænta atburði drógum við þá ályktun að þarna hefðum við, fyrir algjöra tilviljun, orðið vitni að því þegar nýtt efni fór inn í grunn stróksins frá svartholinu,“ sagði Sebastien Muller, meðhöfundur seinni greinarinnar.
Stjörnufræðingarnir könnuðu einnig hvort þessi ofsafengni atburður hafi komið fram í gögnum annarra sjónauka og kom þeim talsvert á óvart að finna greinileg merki í gammageislamælingum Fermi-LAT gervitunglsins. Ferlið sem olli geislunaraukningunni á þeim bylgjulengdum sem ALMA nemur, jók einnig ljósið í stróknum svo mikið að orka þess fór upp í hæsta orkustigið í alheiminum [5].
„Þetta er í fyrsta sinn sem staðfest hefur verið að bæði gammageislar og hálfmillímetra-útvarpsbylgjur berast frá grunni svartholastróka,“ bætir Sebastien Muller við.
Mælingarnar marka aðeins upphafið á rannsóknum ALMA á strókum risasvarthola, nær og fjær. Teymi Combes er þegar farið að rannsaka aðrar virkar vetrarbrautir í nágrenni okkar með ALMA en PKS 1830-211 verður væntanlega í stóru hlutverki í frekari rannsóknum með ALMA og öðrum sjónaukum.
„Við eigum enn eftir margt ólært um það hvernig svarthol geta myndað þessa stóru, orkuríku efnis- og geislunarstróka,“ segir Ivan Martí-Vidal að lokum. „Nýju mælingarnar voru gerðar áður en ALMA var fullstarfhæf en það sýnir bara hversu öflugur sjónaukinn er til að rannsaka þessa stróka — og uppgötvanirnar eru bara rétt að byrja!“
Skýringar
[1] Þetta ferli, kallað svörun, gæti skýrt sambandið á milli massa svarthols í miðju vetrarbrautar og massa miðbungunnar í kring. Svartholið sankar að sér gasi og verður þá virkara en myndar um leið stróka sem hreinsa gasið úr nágrenninu og stöðvar myndun stjarna.
[2] Rauðvik PKS 1830-211 er 2,5 sem þýðir að ljósið frá því ferðaðist um alheiminn í um 11 milljarða ára áður en það barst til okkar. Ljósið sem við sjáum lagði af stað þegar alheimurinn var aðeins 20% af núverandi aldri. Til samanburðar berst ljósið frá NGC 1433 til Jarðar á aðeins 30 milljónum ára, örskömmum tíma á mælikvarða vetrarbrauta.
[3] Almenna afstæðiskenning Einsteins spáir fyrir um að ljósgeislar sveigi af leið þegar þeir fara framhjá massamiklu fyrirbæri eins og vetrarbraut. Þessi áhrif eru kölluð þyngdarlinsuhrif og frá því að fyrsta þyndarlinsan fannst árið 1979 hafa fjölmargar aðrar fundist. Linsuhrifin geta bjagað, magnað upp og myndað margar myndir af ljóslindum í bakgrunni.
[4] Efnið sem er að falla inn að svartholinu gæti verið stjarna eða gasský. Slík ský hafa sést í miðju Vetrarbrautarinnar (eso1151,eso1332).
[5] Þessi orka berst til okkar sem gammageislar, sú gerð rafsegulgeislunar sem hefur stystu bylgjulengdina og mestu orkuna.
Frekari upplýsingar
Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) er samstarfsverkefni Evrópu, Norður Ameríku og Austur Asíu í samvinnu við Chile. Í Evrópu er verkefnið fjármagnað af ESO, í Norður Ameríku af National Science Foundation (NSF) í samstarfi við National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC) og í Austur Asíu af National Insitutes of Natural Sciences (NINS) í Japan í samstarfi við Academia Sinica (AS) í Taívan. ESO sér um smíði og rekstur ALMA fyrir hönd Evrópu en National Radio Astronomy Observatory (NRAO), sem lýtur stjórn Associated Universities, Inc. (AUI), fyrir hönd Norður Ameríku og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) fyrir hönd austur Asíu. Samþætt stjórnun á smíði, prófun og rekstri ALMA er í umsjá Joint ALMA Observatory (JAO).
Þessar rannsóknir eru kynntar í tveimur greinum, „“ALMA observations of feeding and feedback in nearby Seyfert galaxies: an AGN-driven outflow in NGC1433“ eftir F. Combes o.fl. 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“ eftir I. Martí-Vidal o.fl.. Báðar greinar eru birtar í tímaritinu Astronomy & Astrophysics.
ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavik, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1344.
Tengdar myndir
Á þessari mynd sjást miðhlutar NGC 1433 sem er nálæg virk vetrarbraut. Dökkbláa myndin í bakgrunni, sem sýnir rykslæðurnar í miðju vetrarbrautarinnar, er frá Hubble geimsjónauka NASA og ESA. Lituðu myndanirnar við miðjuna eru nýlegar mælingar ALMA sem sýnt hafa í fyrsta sinn sýnt þyrillögun og óvænt efnisútstreymi. Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/NASA/ESA/F. Combes
Á þessari mynd Hubble geimsjónauka NASA og ESA sést PKS 1830-211, virk vetrarbraut í órafjarlægð. Hún birtist sem fremur ógreinilegur punktur innan um stjörnuskarann á myndinni. Nýlegar mælingar ALMA sýna báða hluta þessarar fjarlægu þyngdarlinsu sem eru merktar með rauðum lit á myndinni. Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/NASA/ESA/I. Martí-Vidal
ALMA kannar leyndardóma risasvartholastróka
Sævar Helgi Bragason 16. okt. 2013 Fréttir
ALMA hefur beint sjónum sínum að strókum risasvarthola í miðjum tveggja vetrarbrauta og kannað áhrifin sem þeir hafa á nágrenni sitt
Tveir alþjóðlegir hópar stjörnufræðinga hafa beint Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) að strókum risasvarthola í miðjum tveggja vetrarbrauta og kannað áhrifin sem þeir hafa á nágrenni sitt. Stjörnufræðingarnir náðu bestu myndunum hingað til af gasi í kringum nálægt en kyrrlátt svarthol, sem og óvæntum myndum af grunni öflugs efnisstróks skammt frá svartholi í órafjarlægð.
Í miðju næstum allra vetrarbrauta í alheiminum, þar á meðal í Vetrarbrautinni okkar, eru risasvarthol sem eru allt að nokkrum milljón sinnum efnismeiri en sólin. Í fjarlægri fortíð voru þessi furðufyrirbæri mjög virk þegar þau gleyptu óhemju mikið magn efnis úr nágrenni sínu, skinu gríðarlega skært og skiluðu frá sér aðeins örlitlu broti af þessu efni með kraftmiklum strókum. Í dag eru flest risasvarthol mun kyrrlátari en þau voru í æsku, en samspilið milli stróka og umhverfis þeirra hefur enn áhrif á þróun vetrarbrauta.
Í tveimur nýjum rannsókn sem kynntar voru í dag í tímaritinu Astronomy & Astrophysics, var ALMA sjónaukinn notaður til að kanna mjög ólíka stróka frá tveimur svartholum: Annars vegar nálægu og tiltölulega rólegu svartholi í vetrarbrautinni NGC 1453 og hins vegar mjög fjarlægu og virku svartholi í fyrirbæri sem kallast PKS 1830-211.
„Með ALMA fundum við þyrilmyndun í gasi við miðju NGC 1433, sem kom nokkuð á óvart,“ sagði Francoise Combes (Observatoire de Paris í Frakklandi), aðalhöfundur fyrri greinarinnar.
„Þessi myndun skýrir hvernig efnið streyminn inn á við og knýr svartholið. Með mælingum ALMA hefur okkur tekist að finna efnisstróka sem streyma burt frá svartholinu en ná aðeins 150 ljósár út í geiminn. Við höfum aldrei áður séð jafn lítill strókur í fjarlægri vetrarbraut.“
Uppgötvunin á þessu þyrillaga útstreymi, sem dregst meðfram stróknum frá svartholinu í miðjunni, sýnir hvernig strókar geta stöðvað myndun stjarna og stjornað vexti miðbunga vetrarbrauta [1].
Í PKS 1830-211 komu Ivan Martí-Vidal (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala í Svíþjóð) og teymi hans auga á annað risasvarthol með efnisstrók, nema miklu bjartari og virkari, frá árdögum alheimsins [2]. Það óvenjulega er að þetta skæra ljós berst í gegnum massamikla vetrarbraut á leið sinni til Jarðar og klofnar við það í tvennt vegna þyngdarlinsuhrifa [3].
Annað slagið gleypa risasvarthol skyndilega mikinn efnismassa [4] sem eflir strókinn og eykur geislunina upp í hæsta orkustig. ALMA hefur nú, fyrir tilviljun, fangað einn slíkan atburð á mynd í ljósinu frá PKS 1830-211.
„Mælingar ALMA á þessum meltingartruflunum svarthols eru einskær heppni. Við vorum að rannsaka PKS 1830-211 í öðrum tilgangi og tókum þá eftir hárfínum breytingum á lit og styrk ljóssins í þyngdarlinsunni. Eftir nákvæmar mælingar á þessum óvænta atburði drógum við þá ályktun að þarna hefðum við, fyrir algjöra tilviljun, orðið vitni að því þegar nýtt efni fór inn í grunn stróksins frá svartholinu,“ sagði Sebastien Muller, meðhöfundur seinni greinarinnar.
Stjörnufræðingarnir könnuðu einnig hvort þessi ofsafengni atburður hafi komið fram í gögnum annarra sjónauka og kom þeim talsvert á óvart að finna greinileg merki í gammageislamælingum Fermi-LAT gervitunglsins. Ferlið sem olli geislunaraukningunni á þeim bylgjulengdum sem ALMA nemur, jók einnig ljósið í stróknum svo mikið að orka þess fór upp í hæsta orkustigið í alheiminum [5].
„Þetta er í fyrsta sinn sem staðfest hefur verið að bæði gammageislar og hálfmillímetra-útvarpsbylgjur berast frá grunni svartholastróka,“ bætir Sebastien Muller við.
Mælingarnar marka aðeins upphafið á rannsóknum ALMA á strókum risasvarthola, nær og fjær. Teymi Combes er þegar farið að rannsaka aðrar virkar vetrarbrautir í nágrenni okkar með ALMA en PKS 1830-211 verður væntanlega í stóru hlutverki í frekari rannsóknum með ALMA og öðrum sjónaukum.
„Við eigum enn eftir margt ólært um það hvernig svarthol geta myndað þessa stóru, orkuríku efnis- og geislunarstróka,“ segir Ivan Martí-Vidal að lokum. „Nýju mælingarnar voru gerðar áður en ALMA var fullstarfhæf en það sýnir bara hversu öflugur sjónaukinn er til að rannsaka þessa stróka — og uppgötvanirnar eru bara rétt að byrja!“
Skýringar
[1] Þetta ferli, kallað svörun, gæti skýrt sambandið á milli massa svarthols í miðju vetrarbrautar og massa miðbungunnar í kring. Svartholið sankar að sér gasi og verður þá virkara en myndar um leið stróka sem hreinsa gasið úr nágrenninu og stöðvar myndun stjarna.
[2] Rauðvik PKS 1830-211 er 2,5 sem þýðir að ljósið frá því ferðaðist um alheiminn í um 11 milljarða ára áður en það barst til okkar. Ljósið sem við sjáum lagði af stað þegar alheimurinn var aðeins 20% af núverandi aldri. Til samanburðar berst ljósið frá NGC 1433 til Jarðar á aðeins 30 milljónum ára, örskömmum tíma á mælikvarða vetrarbrauta.
[3] Almenna afstæðiskenning Einsteins spáir fyrir um að ljósgeislar sveigi af leið þegar þeir fara framhjá massamiklu fyrirbæri eins og vetrarbraut. Þessi áhrif eru kölluð þyngdarlinsuhrif og frá því að fyrsta þyndarlinsan fannst árið 1979 hafa fjölmargar aðrar fundist. Linsuhrifin geta bjagað, magnað upp og myndað margar myndir af ljóslindum í bakgrunni.
[4] Efnið sem er að falla inn að svartholinu gæti verið stjarna eða gasský. Slík ský hafa sést í miðju Vetrarbrautarinnar (eso1151,eso1332).
[5] Þessi orka berst til okkar sem gammageislar, sú gerð rafsegulgeislunar sem hefur stystu bylgjulengdina og mestu orkuna.
Frekari upplýsingar
Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) er samstarfsverkefni Evrópu, Norður Ameríku og Austur Asíu í samvinnu við Chile. Í Evrópu er verkefnið fjármagnað af ESO, í Norður Ameríku af National Science Foundation (NSF) í samstarfi við National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC) og í Austur Asíu af National Insitutes of Natural Sciences (NINS) í Japan í samstarfi við Academia Sinica (AS) í Taívan. ESO sér um smíði og rekstur ALMA fyrir hönd Evrópu en National Radio Astronomy Observatory (NRAO), sem lýtur stjórn Associated Universities, Inc. (AUI), fyrir hönd Norður Ameríku og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) fyrir hönd austur Asíu. Samþætt stjórnun á smíði, prófun og rekstri ALMA er í umsjá Joint ALMA Observatory (JAO).
Þessar rannsóknir eru kynntar í tveimur greinum, „“ALMA observations of feeding and feedback in nearby Seyfert galaxies: an AGN-driven outflow in NGC1433“ eftir F. Combes o.fl. 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“ eftir I. Martí-Vidal o.fl.. Báðar greinar eru birtar í tímaritinu Astronomy & Astrophysics.
ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavik, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1344.
Tengdar myndir