I årtionden, astronomer har försökt fastställa varför två av de vanligaste typerna av aktiva galaxer, känd som galaxer av typ I och typ II, ser annorlunda ut när de observeras från jorden. Även om båda galaxtyperna är värdiga glupska supermassiva svarta hål som kallas aktiva galaktiska kärnor, som aktivt sväljer material och avger enorma mängder strålning, Typ I -galaxer ser ljusare ut för astronomernas teleskop.

Ny forskning från ett internationellt team av astronomer, med bidrag från University of Maryland, gör en stor modifiering av en populär teori som kallas den enhetliga modellen. Enligt denna modell, de aktiva kärnorna i galaxer av typ I och typ II har samma grundläggande struktur och energiprofil, men verkar annorlunda enbart för att galaxerna pekar mot jorden i olika vinklar. Specifikt, Galaxer av typ II lutas så att de döljs av sina egna dammringar, vilket gör att galaxer av typ I ser ljusare ut i jämförelse.

De nya resultaten, publicerad 28 september, 2017, i tidningen Natur , föreslå att galaxer av typ I och typ II inte bara ser annorlunda ut - de är, faktiskt, väldigt olika varandra, både strukturellt och energiskt. Nyckelfaktorn som skiljer galaxer av typ I och typ II är den hastighet med vilken deras centrala svarta hål förbrukar materia och spottar ut energi, enligt forskarna.

"Den enhetliga modellen har varit den rådande visdomen i åratal. Men denna idé förklarar inte helt de skillnader vi observerar i galaxernas spektrala fingeravtryck, och många har sökt efter en ytterligare parameter som fyller i luckorna, "sade Richard Mushotzky, professor i astronomi vid UMD och medförfattare till studien. "Vår nya analys av röntgendata från NASA:s Swift Burst Alert Telescope tyder på att typ I-galaxer är mycket effektivare att avge energi."

För att genomföra studien, Mushotzky och hans kollegor omprövade data från 836 aktiva galaxer som upptäcktes av NASA:s Swift Burst Alert Telescope som starkt avger hög energi, eller "hårt, "Röntgenstrålar-samma röntgenstrålar som medicinska tekniker använder för att visualisera det mänskliga skelettet.

För att mäta massan och tillväxthastigheten för dessa galaxers aktiva kärnor-de supermassiva svarta hålen vid galaxernas centrum-använde forskarna data från 12 olika markbaserade teleskop spridda över hela världen för att komplettera data från Swift-satelliten.

"Detta projekt började 2009, som en del av mitt doktorandarbete vid UMD, och har växt radikalt med hjälp av mer än 40 forskare över hela världen, "sa Michael Koss (M.S. '07, Ph.D. '11, astronomi), forskare på Eureka Scientific, Inc. och medförfattare till tidningen. "När jag började Jag tillbringade en månad med ensamma nätter själv på Kitt Peak National Observatory och observerade några dussin galaxer. Jag drömde aldrig att vi så småningom skulle expandera till ett så stort urval, så att vi kan svara på många fantastiska vetenskapliga frågor för första gången. "

Genom att jämföra skillnader i röntgenspektra mellan typ I och typ II-galaxer, forskarna drog slutsatsen att, oavsett på vilket sätt galaxen vetter mot jorden, de centrala svarta hålen i typ I -galaxer förbrukar materia och avger energi mycket snabbare jämfört med de svarta hålen i mitten av typ II -galaxer.

"Våra resultat tyder på att detta har mycket att göra med mängden damm som sitter nära det centrala svarta hålet, "sa Mushotzky, som också är stipendiat vid Joint Space-Science Institute. "Galaxer av typ II har mycket mer damm nära det svarta hålet, och detta damm pressar mot gasen när det kommer in i det svarta hålet. "

I årtionden, astronomer studerade företrädesvis typ II -galaxer, till stor del för att de aktiva kärnorna i typ I -galaxer är mycket ljusa, gör det svårt att se stjärnorna och gasmolnen som utgör resten av galaxen. Eftersom den enhetliga modellen föreslog att alla aktiva galaxer var i grunden desamma, astronomer fokuserade sina ansträngningar på galaxerna som är värd för typ II aktiva kärnor eftersom de är lättare att observera.

"Men nu, eftersom våra resultat tyder på att de två typerna av galaxer verkligen är fundamentalt olika, det är troligt att många forskare kommer att omvärdera sina data och ta en ny titt på galaxer av typ I, "Mushotzky sa." Genom att sätta oss på en väg för att bättre förstå skillnaderna mellan galaxerna som är värd för aktiva kärnor av typ I och typ II, detta arbete kommer att hjälpa oss att bättre förstå hur supermassiva svarta hål påverkar utvecklingen av deras värdgalaxer. "