Messier 77's Supermassive Black Hole verbergt in zijn eigen "uitlaat"

De Melkweg Messier 77 lijkt veel op onze Melkweg. Beide zijn wat bekend staat als vervormde spiraalstelsels, wat betekent dat massieve groepen sterren zijn gerangschikt in enorme armen die zich als spiralen vanuit het midden uitstrekken. En in het centrum van beide sterrenstelsels bevindt zich een supermassief zwart gat dat een miljoen of zelfs een miljard keer groter is dan de zon.

Het centrum van Messier 77 is wat bekend staat als een actieve galactische kern. Dit betekent dat de accretieschijf - de opeenhoping van koud gas en andere materie rond het zwarte gat - de bron is van veel hogere dan verwachte emissies van over het gehele elektromagnetische spectrum. Deze AGN zijn enorm nuttig bij het zoeken naar steeds verder verwijderde objecten in de kosmos. Sommige van deze AGN zitten verborgen in dikke, donutvormige gasmassa's die bekend staan ​​als een torus. Eigenlijk is het heel goed mogelijk dat allemaal AGN heeft een torus om hen heen, maar slechts enkele zijn verborgen ten opzichte van ons aardgebonden perspectief.

"We weten uit verschillende observaties dat sommige AGN's verborgen zijn door koudere stofwolken vanuit ons oogpunt op aarde," vertelde Jack Gallimore, een astrofysicus aan de universiteit van Bucknell, omgekeerde. "Het verenigende model is dat alle AGN's worden omringd door een donut koud gas. Als de donut van de zijkant wordt bekeken, zien we een 'Type 2' of verborgen AGN. Als onze blik in het gat kijkt, zien we een 'Type 1' AGN, dat wil zeggen, we zien de accretieschijf direct."

Deze donuts van koud gas bieden een natuurlijke mantel voor superzware zwarte gaten om zich in te verbergen, maar het is onduidelijk hoe deze van nature onstabiele gasmassa's blijven zoals ze zijn, zonder van vorm te veranderen of in het zwarte gat te vallen.

"Niemand wist hoe de donut van koud, stofgas of de torus opgeblazen bleef," zei Gallimore. "Koud gas donuts zijn niet stabiel: ze moeten samenvouwen tot een afgeplatte schijf."

We zijn het zo gewoon om te denken aan zwarte gaten als het opslokken van elke kwestie die te dichtbij komt, dat het meer dan een beetje verrassend is om het antwoord te horen dat Gallimore en zijn collega-onderzoekers hebben gevonden: de zwarte gaten gooien de materie van hun aanwasschijven terug in de richting van de gastoevoer, zoals een uitlaatgasuitlaat.

Gallimore en collega-onderzoekers gebruikten de Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) in Zuid-Amerika om wolken koolmonoxide te detecteren die zich verwijderden van het buitenste deel van de aanzetschijf rond het zwarte Messier 77-gat. De energieën van de oververhitte interne accretieschijf creëerden magnetische velden die op hun beurt in staat waren om deze wolken sneller te versnellen dan normaal verwacht zou worden - zeg van een normale topsnelheid van 100 kilometer per seconde tot maar liefst 400. Dat is nogal een een beetje sneller dan de normale rotatiesnelheid van de schijf, waardoor de gassen uit de schijf kunnen ontsnappen en verder van het zwarte gat vandaan kunnen bewegen.

"We leren meer over de aanwasschijf en hoe de aanwasschijf het zwarte gat voedt", vertelde Gallimore omgekeerde, met het bewijs van deze feedback van het zwarte gat en de aanwasschijf naar de rest van de melkweg kan betekenen dat het zwarte gat een actievere rol speelt in de ontwikkeling van de melkweg dan we dachten. "We zullen ook iets leren over hoe het zwarte gat feedback zou kunnen geven aan het gaststelsel en de evolutie ervan zou kunnen beïnvloeden, hoewel we er nog niet zijn met dit specifieke project."

Hoewel dit nieuwste onderzoek de interacties tussen zwart gat, aanwasschijf en omringende gas-torus heeft onthuld, is Gallimore optimistisch dat meer onderzoek van de telescoop in Atacama nog meer verrassingen over het gecompliceerde leven van zwarte gaten zal onthullen.

"Blijf luisteren naar ALMA," zei hij. "Er zijn veel onderzoekers die deze vraag over NGC 1068 en andere AGN's nastreven. Kijken naar het moleculaire, koelere gas zal verrassingen onthullen."