Gwałtowne zmiany wskazują na ultra-szybkie wiatry w pobliżu czarnych dziur

Wypływy gazu to powszechne zjawisko w przypadku supermasywnych czarnych dziur skrywających się w centrach dużych galaktyk. Posiadając masę rzędu milionów do miliardów mas Słońca, te czarne dziury karmią się materią spływającą na nie z otaczających je rozległych dysków gazowych. Od czasu do czasu czarne dziury „zjedzą” za dużo i im się odbija w formie ultra-szybkich wiatrów lub wypływów. Owe wiatry mogą mieć istotny wpływ na regulowanie wzrostu galaktyki macierzystej poprzez oczyszczanie swoich okolic z gazu, a tym samym wstrzymywanie procesów gwiazdotwórczych.

Naukowcy opublikowali właśnie jak dotąd najbardziej szczegółowe obserwacje takiego wypływu zarejestrowane w aktywnej galaktyce o nazwie IRAS13224-3809. Temperatura wypływu potrafiła zmienić się w czasie krótszym niż godzina – to setki razy szybciej niż obserwowano dotychczas. Gwałtowne fluktuacje temperatury wypływu wskazują, że wypływ reagował na promieniowanie rentgenowskie emitowane przez dysk akrecyjny, gęstą strefę gazu i innej materii otaczającą bezpośrednio czarną dziurę

Najnowsze obserwacje opublikowano 2 marca 2017 roku w periodyku Nature.

Choć już wcześniej widzieliśmy takie wypływy, tym razem udało nam się po raz pierwszy zaobserwować związek między wypływem a zmianą jasności czarnej dziury –  mówi Erin Kara, badaczka z Uniwersytetu Maryland i współautorka opracowania.

 

[AdSense-A]

 

Naukowcy wykonywali swoje pomiary za pomocą teleskopów kosmicznych NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescop Array) oraz XMM-Newton. Aby uchwycić zmienność sygnału, naukowcy skupili oko teleskopu XMM-Newton na czarnej dziurze przez 17 dni z rzędu, a teleskop NuSTAR obserwował ją przez 6 dni.

Aby zmierzyć temperaturę tych wiatrów, naukowcy badali promieniowanie rentgenowskie pochodzące z krawędzi czarnej dziury. Podczas podróży w stronę Ziemi, to promieniowanie rentgenowskie przelatuje przez te wypływy. Pierwiastki takie jak żelazo czy magnez obecne w wypływie pochłaniają określone części widma rentgenowskiego, tworząc charakterystyczne spadki w sygnale rentgenowskim. Obserwując te spadki, zwane liniami absorpcyjnymi, astronomowie mogą dowiedzieć się jakie pierwiastki obecne są w wiatrach.

Zespół zauważył, że spadki absorpcyjne znikały i pojawiały się na przestrzeni kilku godzin. Badacze doszli do wniosku, że promieniowanie rentgenowskie ogrzewało wiatry do prędkości rzędu milionów stopni Celsjusza, przy której wiatry nie były już w stanie pochłaniać promieniowania rentgenowskiego.

Obserwacje wskazujące na to, że wypływy mogą być związane z promieniowaniem rentgenowskim mówią nam wiele o tym gdzie mają swoje źródło tak wypływy jak i promieniowanie rentgenowskie.

 

[AdSense-B]

 

Dopływy gazu do czarnych dziur są najbardziej chaotyczne w samym centrum dysku akrecyjnego. Z uwagi na gwałtowną zmienność wiatrów, wiemy, że obserwowana przez nas emisja pochodzi z bezpośredniego sąsiedztwa czarnej dziury, a ponieważ udało nam się zaobserwować zmiany wiatru zachodzące w bardzo krótkich skalach czasowych, muszą one także pochodzić z bezpośredniego otoczenia czarnej dziury – mówi Kara.

Dokładniejsze badania procesów formowania galaktyk i czarnych dziur niezbędne są jeszcze bardziej szczegółowe dane i obserwacje – dodaje Chris Reynolds, profesor astronomii na UMD.

Musimy przyjrzeć się tej czarnej dziurze za pomocą większej liczby lepszych spektrometrów, dzięki czemu jeszcze więcej się dowiemy o tych wypływach – dodaje Reynolds.

Źródło: UMD

Komentarze

comments