Kollimerade jetstrålar ger astronomer några av de mest kraftfulla bevisen på att ett supermassivt svart hål lurar i hjärtat av de flesta galaxer. Vissa av dessa svarta hål verkar vara aktiva, slukar upp material från sin omgivning och skjuter upp jetstrålar i extremt höga hastigheter, medan andra är tysta, till och med vilande. Varför festar vissa svarta hål och andra svälter? De senaste observationerna från Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, eller SOFIA, belyser denna fråga.

SOFIA-data indikerar att magnetfält fångar och begränsar damm nära centrum av den aktiva galaxen, Cygnus A, och mata material på det supermassiva svarta hålet i mitten.

Den enhetliga modellen, som försöker förklara de olika egenskaperna hos aktiva galaxer, anger att kärnan är omgiven av ett munkformat dammmoln, kallas en torus. Hur denna fördunklande struktur skapas och upprätthålls har aldrig varit klart, men dessa nya resultat från SOFIA tyder på att magnetfält kan vara ansvariga för att hålla dammet tillräckligt nära för att kunna slukas av det hungriga svarta hålet. Faktiskt, en av de grundläggande skillnaderna mellan aktiva galaxer som Cygnus A och deras mindre aktiva kusiner, som vår egen Vintergatan, kan vara närvaron eller frånvaron av ett starkt magnetfält runt det svarta hålet.

Även om himmelska magnetfält är notoriskt svåra att observera, astronomer har använt polariserat ljus - optiskt ljus från spridning och radioljus från accelererande elektroner - för att studera magnetfält i galaxer. Men de optiska våglängderna är för korta och radiovåglängderna är för långa för att kunna observera torus direkt. De infraröda våglängderna som observerats av SOFIA är helt rätt, tillåter forskare, för första gången, att rikta och isolera den dammiga torusen.

SOFIA:s nya instrument, den högupplösta Airborne Wideband Camera-plus (HAWC+), är särskilt känslig för den infraröda emissionen från justerade dammkorn. Detta har visat sig vara en kraftfull teknik för att studera magnetfält och testa en grundläggande förutsägelse av den förenade modellen:den dammiga torusens roll i fenomenen med aktiv galax.

"Det är alltid spännande att upptäcka något helt nytt, "noterade Enrique Lopez-Rodriguez, en vetenskapsman vid SOFIA Science Center, och huvudförfattaren om rapporten om denna nya upptäckt. "Dessa observationer från HAWC+ är unika. De visar oss hur infraröd polarisation kan bidra till studiet av galaxer."

Nyligen genomförda observationer av hjärtat av Cygnus A med HAWC+ visar infraröd strålning som domineras av en väljusterad dammig struktur. Genom att kombinera dessa resultat med arkivdata från Herschel Space Observatory, rymdteleskopet Hubble och Gran Telescopio Canarias, forskargruppen fann att denna kraftfulla aktiva galax, med sina ikoniska storskaliga jets, kan begränsa den dunkla torus som matar det supermassiva svarta hålet med ett starkt magnetfält.

Resultaten av denna studie publicerades i 10 juli-numret av The Astrofysiska tidskriftsbrev .

Cygnus A är på den perfekta platsen för att lära sig om den roll magnetfält spelar för att begränsa den dammiga torusen och kanalisera materialet till det supermassiva svarta hålet eftersom det är den närmaste och mest kraftfulla aktiva galaxen. Fler observationer av olika typer av galaxer är nödvändiga för att få en fullständig bild av hur magnetfält påverkar utvecklingen av miljön kring supermassiva svarta hål. Om, till exempel, HAWC+ avslöjar högpolariserad infraröd emission från centra av aktiva galaxer men inte från vilande galaxer, det skulle stödja tanken att magnetfält reglerar matning av svarta hål och stärker astronomernas förtroende för den enhetliga modellen av aktiva galaxer.