Astronomer har tittat närmare på den relativt närliggande galaxen Messier 87 (eller M87) för att undersöka strålen från dess aktiva galaktiska kärna (AGN). Den nya forskningen, beskrivs i en tidning publicerad 31 juli på arXiv.org, levererar viktiga insikter om jetens parametrar, vilket skulle kunna förbättra förståelsen av AGN i allmänhet.

AGN växer, supermassiva svarta hål som finns i mitten av vissa galaxer, avger kraftfull, högenergistrålning när de samlar gas och damm. Dessa kärnor kan bilda jetstrålar, har mestadels cylindriska, koniska eller paraboliska former, som observeras även på megaparsec-skalor.

Ligger cirka 53,5 miljoner ljusår bort i Virgo-klustret, M87 är en superjätte elliptisk galax. Den är värd för en av de mest välkända och anmärkningsvärda jetted AGN som upptäckts hittills. Jet av M87 är lätt att upptäcka på en mängd olika fysiska skalor, vilket gjorde det möjligt för astronomer att få många högkvalitativa bilder av denna funktion. Detta gör det till en unik källa för att studera jetstrålars fysik i anhopande svarta hål.

Nu, en trio astronomer från universitetet i Amsterdam, Nederländerna, ledd av Matteo Lucchini, har genomfört en annan studie av M87, fokuserat på att undersöka egenskaperna hos dess AGN-jet. De analyserade den tillgängliga datamängden, främst från NASA:s Chandra och Fermi rymdfarkoster, för att avslöja jetets nyckelparametrar.

"I det här pappret, vi använder en multizonmodell utformad som en parametrisering av generell relativistisk magneto-hydrodynamik (GRMHD); för första gången, vi reproducerar strålens observerade form och multi-wavelength spectral energy distribution (SED) samtidigt. Vi finner starka begränsningar på viktiga fysiska parametrar för jetplanen, såsom platsen för partikelaccelerationen och den kinetiska kraften, " skrev astronomerna i tidningen.

Studien fann att platsen för partikelacceleration sker mycket nära det svarta hålet, långt närmare den centrala motorn än accelerationssträckan. I synnerhet, högupplösta bilder med mycket lång baslinjeinterferometri (VLBI) av strålen visar en "klämning" av utflödet runt detta avstånd. Detta, enligt forskarna, antyder att den initiala injektionen av partikelacceleration i strålen kan påverkas av detta klämområde.

Dessutom, astronomerna matchade sin modells jetdynamik och form med de som kunde antas från direkt avbildning av utflödet genom VLBI. Detta gjorde det möjligt för dem att finna att det huvudsakliga bidraget till kärnans begränsade gammastrålningsflöde beror på omvänd Compton-spridning av värdgalaxens stjärnljus, snarare än synkrotron själv-Compton (SSC).

Vidare, forskningen visade att i fallet med M87, de utstrålande leptonerna måste accelereras till mycket höga Lorentz-faktorer för att utöka synkrotronspektrumet upp till Chandra-energiområdet. Studien visade också att partikelfördelningen i strålen överensstämmer med att vara isotermisk, även utanför spridningsområdet.

Sammanfattning av resultaten, astronomerna betonade vikten av deras studier, noterar att det kan vara grundläggande för framtida undersökningar av M87 och andra jetted AGN.

"Våra resultat har viktiga konsekvenser både för jämförelser av GRMHD-simuleringar med observationer, och för enhetliga modeller av AGN-klasser. (...) Våra resultat är särskilt viktiga i ljuset av de kommande observationerna av M87 med Event Horizon Telescope, som ger ännu mer detaljerad bild av regionerna nära det svarta hålet, ", avslutade författarna till tidningen.

© 2019 Science X Network