Pola magnetyczne mogą odpowiadać za aktywność czarnych dziur

 

Skolimowane dżety dostarczają astronomom najsilniejszych dowodów na to, że w centrach większości galaktyk we wszechświecie znajdują się supermasywne czarne dziury. Część z tych czarnych dziur zdaje się być aktywna i pożerać materię z otoczenia i emitując ze swoich biegunów dżety uciekające z ultrawysokimi prędkościami, podczas gdy inne wydają się ciche, a nawet uśpione. Dlaczego niektóre czarne dziury ucztują, podczas gdy inne głodują? Najnowsze obserwacje przeprowadzone na pokładzie SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) rzucają nowe światło na to zagadnienie.

Dane z SOFIA wskazują, że pla magnetyczne więżą pył w pobliżu centrum aktywnej galaktyki Cygnus A, dzięki czemu supermasywna czarna dziura w samym środku ma czym się odżywiać.

Zunifikowany model, który próbuje wyjaśnić różne właściwości aktywnych galaktyk, mówi, że jądro otoczone jest obłokiem pyłowym o kształcie torusa (donuta z Tesco). W jaki sposób powstaje i utrzymuje się taka struktura nigdy nie było jasne, jednak nowe wyniki uzyskane za pomocą SOFIA wskazują, że pola magnetyczne mogą być odpowiedzialne za utrzymywanie pyłu na tyle blisko, aby mógł on być pożarty przez głodną czarną dziurę. W rzeczywistości, jedną z fundamentalnych różnic między galaktykami aktywnymi takimi jak Cygnus A a jej mniej aktywnymi kuzynkami takimi jak Droga Mleczna, może być obecność lub nieobecność silnego pola magnetycznego wokół czarnej dziury.

Choć pola magnetyczne na niebie są trudne do obserwowania, astronomowie wykorzystują spolaryzowane światło – optyczne z rozpraszania i radiowe z przyspieszanych elektronów – do badania pól magnetycznych w galaktykach. Jednak długość fal promieniowania optycznego jest za krótka, a radiowego za długa, aby można było bezpośrednio zaobserwować torus pyłowy. Promieniowanie podczerwone rejestrowane za pomocą obserwatorium SOFIA jest do tego wprost stworzone, dzięki czemu po raz pierwszy astronomowie mają szansę odizolować i dostrzec sam torus pyłowy.

Dwa zdjęcia Cygnus A nałożono na siebie, aby ukazać dżety galaktyki świecące w zakresie radiowym (czerwony). Spokojne galaktyki takie jak Droga Mleczna, nie emitują takich dżetów, co może być związane z polami magnetycznymi. Żółty obraz przedstawia gwiazdy tła oraz centrum galaktyki otoczono pyłem gdy obserwowane w zakresie widzialnym. Obszar obserwowany przez SOFIA znajduje się wewnątrz małej czerwonej kropki w samym centrum. Źródło: NASA/STScI, NSF/NRAO/AUI/VLA

HAWC+ (High-resolution Airborne Wideband Camera-plus), nowy instrument zainstalowany na SOFIA jest wyjątkowo czuły na emisję w podczerwieni pochodzącą od ustawionych ziaren pyłu. Okazało się, że jest to rewelacyjna technika badania pól magnetycznych i testowania fundamentalnych przewidywań modelu zunifikowanego: roli pyłowych torusów w aktywnych galaktykach.

“Odkrycie czegoś zupełnie nowego jest zawsze ekscytujące” mówi Enrique Lopez-Rodriguez, naukowiec z SOFIA Science Center oraz główny autor raportu przedstawiającego odkrycie. “Te obserwacje za pomocą HAWC+ są unikalne. Pokazują nam jak polaryzacja promieniowania w podczerwieni może przyczynić się do rozwoju badań innych galaktyk”.

Najnowsze obserwacje serca Cygnus A wykonane za pomocą HAWC+ wskazują podczerwone promieniowanie zdominowane przez uporządkowaną strukturę pyłową. Połączenie tych wyników z archiwalnymi danymi z Obserwatorium Kosmicznego Herschel, Kosmicznego Teleskopu Hubble’a oraz Gran Telescopio Canarias pozwoliło badaczom odkryć, że ta jasna galaktyka aktywna, ze swoimi słynnymi dżetami jest w stanie utrzymywać przesłaniający ją torus za pomocą silnych pól magnetycznych.

Wyniki badań zostały opublikowane 10 lipca br. w periodyku Astrophysical Journal Letters.

Cygnus A jest idealnym miejscem do badania roli pól magnetycznych w ograniczaniu pyłowych torusów i spychaniu materii na supermasywną czarną dziurę, ponieważ jest to najbliższa nam i najsilniejsza galaktyka aktywna.

Źródło: NASA