Kredit:röntgen:NASA/CXC/MPE/J.Sanders et al .; Optisk:NASA/STScI; Radio:NSF/NRAO/VLA
I mitten av Centaurus galaxkluster, det finns en stor elliptisk galax som heter NGC 4696. Djupare fortfarande, det finns ett supermassivt svart hål begravd i kärnan i denna galax.
Ny data från NASA:s Chandra röntgenobservatorium och andra teleskop har avslöjat detaljer om detta gigantiska svarta hål, ligger cirka 145 miljoner ljusår från jorden. Även om det svarta hålet i sig inte är upptäckt, astronomer lär sig om den inverkan den har på galaxen den bebor och det större klustret runt den.
På vissa sätt, detta svarta hål påminner om ett bankande hjärta som pumpar blod utåt i kroppen via artärerna. Likaså, ett svart hål kan injicera material och energi i sin värdgalax och därefter.
Genom att undersöka detaljerna i röntgendata från Chandra, forskare har hittat bevis för upprepade utbrott av energiska partiklar i jetstrålar som genereras av det supermassiva svarta hålet i mitten av NGC 4696. Dessa utbrott skapar stora håligheter i den heta gasen som fyller utrymmet mellan galaxerna i klustret. Utbrotten skapar också chockvågor, besläktad med soniska bommar som produceras av höghastighetsflygplan, som reser tiotusentals ljusår över klustret.
Denna sammansatta bild innehåller röntgendata från Chandra (röd) som avslöjar den heta gasen i klustret, och radiodata från NSF:s Karl G. Jansky Very Large Array (blå) som visar högenergipartiklar som produceras av de svarta håldrivna jetstrålarna. Synliga ljusdata från rymdteleskopet Hubble (grönt) visar galaxer i klustret samt galaxer och stjärnor utanför klustret.
Astronomer använde speciell bearbetning av röntgendata (visas ovan) för att betona nio hålrum som syns i den heta gasen. Dessa hålrum är märkta A till I i en extra bild, och platsen för det svarta hålet är märkt med ett kors. De håligheter som bildades senast ligger närmast det svarta hålet, särskilt de som är märkta A och B.
Forskarna uppskattar att dessa svarta hål spricker, eller "slag", har inträffat vart femte till tio miljoner år. Förutom de mycket olika tidsskalorna, dessa slag skiljer sig också från typiska mänskliga hjärtslag eftersom de inte uppträder med särskilt regelbundna intervall.
En annan typ av behandling av röntgendata (visas ovan) avslöjar en sekvens av krökta och ungefär lika fördelade funktioner i den heta gasen. Dessa kan orsakas av ljudvågor som genereras av det svarta hålets upprepade skurar. I ett galaxkluster, den heta gasen som fyller klustret gör att ljudvågor - om än vid frekvenser som är alldeles för låga för den mänskliga hörseln - att sprida sig. (Observera att båda bilderna som visar de märkta hålrummen och denna bild roteras något medurs till huvudkompositen.)
Astronomer använde särskild bearbetning av Chandra röntgendata från NGC 4696 för att betona nio hålrum som syns i den heta gasen. Dessa hålrum är märkta A till I i en extra bild, och platsen för det svarta hålet är märkt med ett kors. De håligheter som bildades senast ligger närmast det svarta hålet, i synnerhet de som är märkta A och B. Kredit:NASA/CXC/MPE/J.Sanders et al.
Funktionerna i Centaurus -klustret liknar krusningarna som ses i Perseus -galaxgruppen. Tonhöjden för ljudet i Centaurus är extremt djup, motsvarande ett diskordant ljud cirka 56 oktaver under tonerna nära mitten C. Detta motsvarar en något högre (med ungefär en oktav) tonhöjd än ljudet i Perseus. Alternativa förklaringar till dessa krökta funktioner inkluderar effekterna av turbulens eller magnetfält.
Det svarta hålets utbrott verkar också ha lyft gas som har berikats i element som genererats i supernova -explosioner. Författarna till studien av Centaurus -klustret skapade en karta som visar tätheten av element som är tyngre än väte och helium. De ljusare färgerna på kartan visar regioner med den högsta densiteten av tunga element och de mörkare färgerna visar områden med en lägre densitet av tunga element. Därför, regioner med den högsta densiteten av tunga element finns till höger om det svarta hålet. En lägre densitet av tunga element nära det svarta hålet överensstämmer med tanken att berikad gas har lyfts ut ur klungans centrum genom sprängaktivitet i samband med det svarta hålet. Energin som produceras av det svarta hålet kan också förhindra att den stora behållaren av varm gas kyls. Detta har hindrat ett stort antal stjärnor från att bildas i gasen.
En annan typ av behandling av Chandra-röntgendata från NGC 4696 avslöjar en sekvens av krökta och ungefär lika fördelade funktioner i den heta gasen. Dessa kan orsakas av ljudvågor som genereras av det svarta hålets upprepade skurar. I ett galaxkluster, den heta gasen som fyller klustret gör att ljudvågor - om än vid frekvenser alldeles för låga för den mänskliga hörseln att upptäcka - kan föröka sig. Upphovsman:NASA/CXC/MPE/J.Sanders et al.
Ett papper som beskriver dessa resultat publicerades i 21 mars 2016 -numret av Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society och finns på nätet. Den första författaren är Jeremy Sanders från Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Garching, Tyskland.
