Denna datorsimulerade bild visar ett supermassivt svart hål i kärnan av en galax. Det svarta området i mitten representerar det svarta hålets händelsehorisont, där inget ljus kan undkomma det massiva föremålets gravitationsgrepp. Det svarta hålets kraftfulla gravitation förvränger utrymmet runt det som en funhouse-spegel. Ljus från bakgrundsstjärnor sträcks ut och smetas ut när stjärnorna skummar av det svarta hålet. Kredit:NASA, ESA, och D. Coe, J. Andersson, och R. van der Marel (STScI)
Forskare från RIKEN och JAXA har använt observationer från ALMA radioobservatorium som ligger i norra Chile och förvaltas av ett internationellt konsortium inklusive National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) för att mäta, för första gången, styrkan hos magnetfält nära två supermassiva svarta hål i mitten av en viktig typ av aktiva galaxer. Förvånande, styrkorna hos magnetfälten verkar inte vara tillräckliga för att driva "coronae, "moln av överhettad plasma som observeras runt de svarta hålen i mitten av dessa galaxer.
Det har länge varit känt att de supermassiva svarta hålen som ligger i galaxernas centrum, ibland överglänser deras värdgalaxer, har korona av överhettad plasma runt sig, liknande koronan runt solen. För svarta hål, dessa coronae kan värmas upp till en fenomenal temperatur på en miljard grader Celsius. Man har länge antagit att som solens, koronorna värmdes upp av magnetfältsenergier. Dock, dessa magnetfält hade aldrig uppmätts runt svarta hål, lämnar osäkerhet om den exakta mekanismen.
I en tidning från 2014, forskargruppen förutspådde att elektroner i plasman som omger de svarta hålen skulle avge en speciell typ av ljus, känd som synkrotronstrålning, eftersom de finns tillsammans med de magnetiska krafterna i coronae. Specifikt, denna strålning skulle finnas i radiobandet, betyder elektromagnetiska vågor med lång våglängd och låg frekvens. Och gruppen satte sig för att mäta dessa fält.
De bestämde sig för att titta på data från två "nära, "i astronomiska termer, aktiva galaktiska kärnor:IC 4329A, som är cirka 200 miljoner ljusår bort, och NGC 985, som är cirka 580 miljoner ljusår bort. De började med att göra mätningar med ALMA-observatoriet i Chile, och jämförde dem sedan med observationer från två andra radioteleskop:VLA-observatoriet i USA och ATCA-observatoriet i Australien, som mäter lite olika frekvensband. Teamet fann att det faktiskt fanns ett överskott av radioemission som härrörde från synkrotronstrålning, utöver utsläppen från "jetstrålarna" som kastas ut av de svarta hålen.
Genom observationerna, teamet drog slutsatsen att koronan hade en storlek på cirka 40 Schwarzschild-radier, radien av ett svart hål från vilket inte ens ljus kan komma ut, och en styrka på cirka 10 gauss, en siffra som är lite mer än magnetfältet vid jordens yta men ganska lite mindre än den som ges ut av en typisk kylskåpsmagnet.
"Överaskningen, " säger Yoshiyuki Inoue, tidningens huvudförfattare, publiceras i Astrofysisk tidskrift , "är att även om vi bekräftade emissionen av radiosynkrotronstrålning från koronan i båda objekten, det visar sig att magnetfältet vi mätte är alldeles för svagt för att kunna driva den intensiva uppvärmningen av koronan runt dessa svarta hål." Han noterar också att samma fenomen observerades i båda galaxerna, antyder att det kan vara ett allmänt fenomen.
Med blicken mot framtiden, Inoue säger att gruppen planerar att leta efter tecken på kraftfulla gammastrålar som borde åtfölja radioutsläppen, för att ytterligare förstå vad som händer i miljön nära supermassiva svarta hål.
