En bild tagen vid radiovåglängder av de dramatiska strålarna av laddade partiklar som kastas ut från kärnan i galaxen Cygnus-A. Nyligen erhållna radiobilder kunde lösa hotspots i strålarna på de platser där de påverkar det omgivande mediet. Det konventionella tänkandet är att huvuddelen av strålningen i sådana hotspots produceras av stötar, men de nya resultaten visade att vissa andra processer, kanske absorption, måste involveras. Kredit:NRAO/AU
Kärnan i en så kallad "aktiv" galax innehåller ett massivt svart hål som kraftigt ansamlas material. Som ett resultat, kärnan skjuter ofta ut bipolära strålar av snabbt rörliga laddade partiklar som strålar starkt vid många våglängder, i synnerhet radiovåglängder. Aktiva galaxer uppvisar en rad dramatiskt olika egenskaper, och de som är ljusa i radion kan stråla ut så mycket som en biljon solljusstyrkor av strålning ut i rymden vid dessa våglängder.
Den intensiva emissionen uppstår från den heta miljön i det svarta hålet eftersom elektroner, rör sig nära ljusets hastighet i en miljö med starka magnetfält, stråla i radion. De riktade partikelstrålarna kolliderar så småningom med det omgivande mediet och omvandlar mycket av sin bulkenergi av rörelse till stötar. Avslutningspunkterna i jetflödet ses som mycket heta punkter, ljusa och kompakta strukturer. Hotspots kan vända flödet av strålarna tillbaka mot det svarta hålet, och därigenom generera ytterligare turbulens och slumpmässiga rörelser. Den karakteristiska temperaturen för en het punkt (eller mer exakt, det spektrala beroendet av ljusstyrkan kontra våglängden) avslöjar karaktären av de fysiska processerna i arbetet. De flesta kända aktiva radiogalaxer har hotspots vars spektrala beroende överensstämmer väl med tanken på termineringschocker och omvända flöden, men vissa mycket lysande radiogalaxer överensstämmer inte.
Radiogalaxen Cygnus A är det närmaste och mest kraftfulla exemplet på en dubbelradiogalax och är som sådan en arketyp av denna klass. Det är också ett av de första föremål som upptäcktes vars hotspots inte verkade överensstämma med den konventionella bilden, och i årtionden har astronomer diskuterat de möjliga orsakerna. Den begränsade förmågan hos radioteleskop med lång våglängd (låg frekvens) att lösa de små storlekarna på hotspots var en komplicerande faktor. CfA-astronomerna Reinout van Weeren och Gianni Bernardi (nu vid SKA Sydafrika) var en del av ett stort team som använde radioteleskopet Low Frequency Array ("LOFAR") för att få bilder med hög rumslig upplösning av hotspots i Cygnus A. Deras resultat ger det första direkta beviset för att den spektrala formskillnaden som tidigare antagits är verklig. Forskarna presenterar en detaljerad analys i en separat artikel, men i detta dokument indikerar de grundläggande resultaten att någon annan process förutom chockaktivitet måste vara involverad; teamet föreslår att absorption av strålningen genom ingripande lokalt material kan vara en del av den slutliga bilden.