• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Vulkaniska minnen:Svarta hål ger form åt bubblor, ringar och intergalaktiska rökfilament

    Forskarna observerade för första gången utvecklingen av varm gas som kommer från ett aktivt svart hål:de kunde titta på dessa strukturer, påminner starkt om rökströmmarna som produceras av vulkanutbrott med aldrig tidigare skådad detalj och i en tidsskala av hundra miljoner år. Kredit:University of Bologna

    Ett internationellt team av forskare, inklusive forskare från universitetet i Bologna och det italienska nationella astrofysiska institutet (INAF), observerade för första gången utvecklingen av varm gas som kommer från ett aktivt svart hål. De kunde titta på dessa strukturer, som starkt påminner om rökströmmarna som produceras av vulkanutbrott, med oöverträffade detaljer och i en tidsskala på hundra miljoner år.

    Deras studie, publiceras i Natur astronomi , fokuserat på Nest200047-systemet – en grupp på ungefär 20 galaxer cirka 200 miljoner ljusår bort. Den centrala galaxen i detta system rymmer ett aktivt svart hål runt vilket forskare observerade många par gasbubblor med olika ålder, några okända filament av magnetiska fält, och relativistiska partiklar i speciell relativitet så stora som hundratusentals ljusår.

    Dessa observationer var möjliga tack vare LOFAR (LOw Frequency ARray), det största lågfrekventa radioteleskopet i världen. LOFAR kan fånga upp strålning som produceras av de äldsta elektronerna som för närvarande kan detekteras. Detta toppmoderna verktyg härrör från nio europeiska länders stora ansträngning och gjorde det möjligt för forskare att "gå tillbaka i tiden" till mer än 100 miljoner år sedan och spåra aktiviteten i det svarta hålet som sitter i centrum av Nest200047.

    "Vår undersökning visar hur dessa gasbubblor som accelereras av det svarta hålet expanderar och förvandlas med tiden. de skapar spektakulära svampformade strukturer, ringar och filament som liknar de som härrör från ett kraftigt vulkanutbrott på planeten jorden, " konstaterar Marisa Brienza som är den första författaren till denna studie och en forskare vid institutionen för fysik och astronomi "Augusto Righi" vid universitetet i Bologna och medlem av INAF.

    Bubblor gjorda av partiklar

    I kärnan av varje galax sitter ett supermassivt svart hål. Det svarta hålets aktivitet har en avgörande inverkan på utvecklingen av galaxen och den intergalaktiska miljö som är värd för den. I flera år har forskare försökt ta reda på hur och i vilken takt verkan av dessa svarta hål ger dessa effekter.

    Varm gas som kommer från det aktiva supermassiva svarta hålet i mitten av Nest200047-systemet:aktiviteten hos ett sådant svart hål har en avgörande inverkan på utvecklingen av galaxen och den intergalaktiska miljö som är värd för den. Kredit:University of Bologna

    När den är aktiv, svarta hål förbrukar allt som omger dem och, i den processen, de frigör enorma mängder energi. Ibland kommer denna energi i form av partikelströmmar som rör sig nära ljusets hastighet och producerar radiovågor. I tur och ordning, dessa strömmar genererar bubblor av partiklar och magnetfält som, genom en expansionsprocess, kan värma och flytta det intergalaktiska mediet som omger dem. Detta har ett enormt inflytande på utvecklingen av själva det intergalaktiska mediet och, som en konsekvens, på stjärnbildningshastigheter.

    Denna studie föreslår att aktiva svarta hål har effekter på skalor som är upp till 100 gånger större än värdgalaxen och att denna påverkan varar upp till hundratals miljoner år.

    "LOFAR gav oss en unik bild av aktiviteten hos svarta hål och deras effekter på deras omgivande miljö, " förklarar Annalisa Bonafede, en av författarna till studien och en professor vid universitetet i Bologna samt INAF-medlem. "Våra observationer av Nest200047 visar avgörande hur magnetfält och de mycket gamla partiklarna som accelereras av svarta hål och följaktligen åldras spelar en central roll för att överföra energi till de yttre regionerna av grupper av galaxer."

    För denna studie, forskare utnyttjade också observationer i röntgenbandet som erhölls med eROSITA-teleskopet ombord på SRG-rymdobservatoriet. Röntgendata gjorde det möjligt för forskare att bättre studera egenskaperna hos det intergalaktiska mediet som omger de radioemitterande gasbubblorna.

    Gasfilament

    Dessa observationer ledde till andra oväntade upptäckter:tunna gasfilament så långa som en miljon ljusår gjorda av partiklar som rör sig med ungefär ljusets hastighet.

    Forskarna observerade för första gången utvecklingen av varm gas som kommer från ett aktivt svart hål:de kunde titta på dessa strukturer, påminner starkt om rökströmmarna som produceras av vulkanutbrott med aldrig tidigare skådad detalj och i en tidsskala av hundra miljoner år. Kredit:University of Bologna

    Enligt forskarna, dessa filament är resterna av bubblorna som det svarta hålet Nest200047 producerade för hundratals miljoner år sedan och som nu splittras och blandas med det intergalaktiska mediet. Man tror att studier av dessa strukturer kommer att leda till att man upptäcker ny och viktig information om de fysiska egenskaperna hos den intergalaktiska materien och den fysiska mekanismen som reglerar energiöverföringen mellan bubblorna och den yttre miljön.

    "I framtiden, vi kommer att kunna studera effekterna av svarta hål på galaxer och det intergalaktiska mediet med ökande detaljer. Så småningom, vi kommer att kunna avslöja arten av filamenten vi upptäckt tack vare LOFARs vinkelupplösning i kombination med data från internationella LOFAR-stationer, " tillägger Gianfranco Brunetti, medförfattare till denna studie samt astrofysiker vid INAF Bologna och italiensk koordinator för LOFAR-konsortiet.

    Teleskop

    LOFAR förvaltas av ASTRON, Nederländska institutet för radioastronomi, och består av tusentals antenner med 51 radiostationer utspridda över olika europeiska länder. LOFAR kan fånga upp de lägsta frekvenserna av radiovågor på jorden (mellan 10 och 240 mega-Hertz). National Astrophysics Institute (INAF) är chef för det italienska teamet av LOFAR och bidrar till utvecklingen av en ny generation elektroniska enheter för teleskopet och programvaran som reglerar dess funktion.

    Rymdfarkosten SRG designades av Lavochkin Association, som en del av Roskosmos Corporation och lanserades den 13 juli, 2019 med en protonkastare från Baikonur-kosmodromen. SRG-observatoriet byggdes med deltagande av German Aerospace Center (DLR) inom ramen för det ryska federala rymdprogrammet på initiativ av den ryska vetenskapsakademin representerad av dess rymdforskningsinstitut (IKI). eROSITA-teleskopet byggdes under ledning av Max-Planck-Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) och DLR. SRG-rymdfarkosten drivs av Lavochkin Association och Deep Space Network Antennae i Bear Lakes, Ussurijsk, och Baykonur finansierat av Roskosmos.

    Denna studie har titeln "A snapshot of the oldest AGN feedback phases" och publicerades i Natur astronomi . Det är resultatet av en kombinerad insats av experter inom radio, optisk och röntgenastronomi från:Università di Bologna, INAF-IRA, INAF-OAT, INAF-IASF, ASTRON, Leiden observatorium, Hamburger Sternwarte, Kazan Federal University, Vetenskapsakademin i Tatarstan, Rymdforskningsinstitutet (IKI), Max Planck Institute for Astrophysics, University of Hertfordshire, DIAS, SRON, University of Tokyo, Observatoire de Paris (GEPI, USN), Rhodos universitet.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com