Tajemnica korony otaczającej supermasywne czarne dziury tylko się pogłębia


Credit: NASA, ESA, and D. Coe, J. Anderson, and R. van der Marel (STScI)

Badacze z RIKEN oraz JAXA wykorzystali obserwacje wykonane za pomocą radioobserwatorium ALMA w północnym Chile do zmierzenia – po raz pierwszy w historii – siły pól magnetycznych wokół dwóch supermasywnych czarnych dziur w centrach ważnego typu aktywnych galaktyk. Co ciekawe, moc pól magnetycznych nie wydaje się wystarczająca do zasilania “korony”, obłoków superogrzanej plazmy, obserwowanych wokół czarnych dziur znajdujących się w centrach tych galaktyk.

Od dawna wiadomo, że supermasywne czarne dziury leżące w centrach galaktyk, czasami przytłaczające swoim blaskiem swoje galaktyki macierzyste, otoczone są koronami superogrzanej plazmy, podobnymi do korony wokół Słońca. W przypadku czarnych dziur, owe korony mogą być ogrzewane do fenomenalnej temperatury rzędu miliarda stopni Celsjusza. Od dawna zakłada się, że tak jak w przypadku Słońca, korony ogrzewane są energią pól magnetycznych. Niemniej jednak, nigdy wcześniej nie mierzono pól magnetycznych wokół czarnych dziur, przez co nie mieliśmy możliwości poznania rzeczywistego mechanizmu.

W artykule z 2014 roku grupa badaczy przewidziała, że elektrony w plazmie otaczającej czarne dziury emitują szczególnego rodzaju światło, tak zwane promieniowanie synchrotronowe, bowiem występuje ono razem z polem magnetycznym w koronie. Takie promieniowanie znajdowałoby się w pasmie radiowym, co oznacza fale elektromagnetyczne o dużej długości i niskiej częstotliwości. Właśnie za zmierzenie tego promieniowania zabrała się ostatnio grupa badaczy.

Naukowcy zdecydowali się przyjrzeć danym z dwóch “pobliskich”, w ujęciu astronomicznym, aktywnych jąder galaktycznych: IC 4329A – jakieś 200 milionów lat świetlnych od Ziemi, oraz NGC 985 – oddalonego od nas o około 580 milionów lat świetlnych. Prace rozpoczęły się od pomiarów wykonanych w obserwatorium ALMA w Chile, a uzyskane wyniki porównano z obserwacjami z dwóch innych radioteleskopów: VLA w USA oraz ATCA w Australii, w których mierzono nieznacznie inne zakresy promieniowania. Badacze odkryli, że faktycznie w danych widoczny jest nadmiar emisji radiowej pochodzącej od promieniowania synchrotronowego, oprócz emisji pochodzącej od dżetów emitowanych z bezpośredniego otoczenia czarnych dziur.

Poprzez obserwacje, badacze wydedukowali, że korony posiadają rozmiary rzędu 40 promieni Schwarzschilda (promienia czarnej dziury, spoza którego nawet światło nie może się wydostać) oraz natężenie około 10 gaussów – czyli nieco wyższego niż pole magnetyczne na powierzchni Ziemi, ale dużo niższego od typowego magnesu na lodówce.

“Zaskoczeniem” mówi Yoshiyuki Inoue, główny autor opracowania opublikowanego w periodyku Astrophysical Journal, “jest to, że choć potwierdziliśmy emisję promieniowania synchrotronowego w koronie obu badanych obiektów, to okazuje się, że zmierzone przez nas pole magnetyczne jest zdecydowanie za słabe, aby zapewniać intensywne ogrzewanie korony wokół tych czarnych dziur”. Badacze zauważają także, że to samo zjawisko obserwowano w obu galaktykach, co może oznaczać, że jest to powszechne zjawisko.

Źródło: RIKEN

Artykuł naukowy: http://dx.doi.org/10.3847/1538-4357/aaeb95