Konstnärens koncept av en jetstråle från ett aktivt svart hål som är vinkelrät mot värdgalaxen (vänster) jämfört med en jetstråle som skjuter upp direkt in i galaxen (höger) illustrerad över en bild av en spiralgalax från rymdteleskopet Hubble. SOFIA hittade ett konstigt svart hål med jetstrålar som bestrålar värdgalaxen, kallad HE 1353-1917. Galaxen har 10 gånger mer joniserat kol än vad dess stjärnor kan producera. Gasen, illustrerad i blått i den högra bilden, är koncentrerad nära galaxens centrum, vilket indikerar att den intensiva strålningen från det svarta hålets jet är källan till överskottsgasen. Detta motsäger det långvariga antagandet att joniserat kol är en bra indikator på nyfödda stjärnor, och tvingar forskare att omvärdera effekten av svarta hål på galaxer. Kredit:ESA/Hubble&NASA och NASA/SOFIA/L. Proudfit
Universities Space Research Association (USRA) meddelade idag att forskare vid NASA:s Stratosfärobservatorium för infraröd astronomi (SOFIA) hittade ett konstigt svart hål som förändrar sin galaktiska omgivning på ett sätt som vanligtvis förknippas med nyfödda stjärnor.
Astronomer studerar hur stjärnor bildas i mycket avlägsna galaxer genom att söka efter signaturer av gas som värms upp av stjärnorna som kallas joniserat kol. Men SOFIA upptäckte att aktiva svarta hål också kan värma denna gas. Dessa resultat motsäger den långvariga uppfattningen att energin som skapar joniserat kol i avlägsna galaxer är enbart från stjärnbildning. Denna upptäckt tvingar forskare att omvärdera effekten av svarta hål på galaxer och stjärnorna inuti dem.
Svarta hål är i sig konstiga, med gravitationskrafter så starka att ingenting, inte ens ljus, kan fly. När aktiva svarta hål förbrukar gas och damm, en del av det materialet skickas istället utåt som strålar av högenergipartiklar och strålning. Vanligtvis är dessa strålar vinkelräta mot värdgalaxen, men NASA:s Stratosfärobservatorium för infraröd astronomi, hittade en som skjuter direkt in i sin galax.
Den jetstrålen värmer upp gas runt galaxens centrum på ett sätt som är karakteristiskt för stjärnor som föds. Detta får forskare att omvärdera sina idéer om en nyckelgas förknippad med babystjärnor, och om hur svarta hål påverkar deras värdgalaxer i allmänhet.
"Det svarta hålets jetorientering är så märklig, " sa Irina Smirnova-Pinchukova, forskare vid Max Plank Institute for Astronomy i Heidelberg, Tyskland. "Det förvandlar omgivningen på samma sätt som nyfödda stjärnor skulle göra, men bara stjärnor kunde inte orsaka det vi observerade."
Stjärnor föds djupt inuti himmelska moln av damm och gas, en process gömd från vår syn i synligt ljus. Men infrarött ljus, som våra ögon inte kan se, kan penetrera dessa moln. SOFIA, till exempel, använder infrarött ljus för att studera hur stjärnor föds. Men även med kraftfulla teleskop, astronomer kan inte se detaljer som nyfödda stjärnor i extremt avlägsna galaxer. Istället, de letar efter signaturer av gas som värms upp av nyfödda stjärnor, kallas joniserat kol. Eftersom joniserat kol så ofta finns i samband med nyfödda stjärnor, Forskare antar ofta att stjärnbildning sker när de hittar gasen i avlägsna galaxer.
Men när forskare på SOFIA studerade fem närliggande galaxer med aktiva svarta hål, de upptäckte att den med lägst stjärnfödelse innehöll mest joniserat kol. Faktiskt, det var 10 gånger mer än i andra galaxer av liknande storlek och sammansättning. Men stjärnfödelsetalen är så låg att den bara kan producera 25 % av den gas de upptäckt. Med andra ord, Enbart nyfödda stjärnor kunde inte förklara mängden joniserat kol. Det måste finnas någon annan förklaring till denna viktiga kemiska signatur.
Teamet använde SOFIAs instrument som kallas Field Imaging Far-Infrared Line Spectrometer, eller FIFI-LS, att noggrant undersöka galaxen, HE 1353-1917. USRA:s Randolph Kline stödde observationsförberedelserna och avrättningen, hjälpa forskarna som fann att det svarta hålets jetstråle skjuter strålning direkt in i galaxen, snarare än i utrymmet som omger den. Det mesta av det joniserade kolet är koncentrerat nära galaxens aktiva svarta hål, vilket indikerar att den mystiska källan till gasen är den intensiva strålningen som det svarta hålets jetstrålar genererar.
Detta motsäger det långvariga antagandet att joniserat kol främst är en signatur för nyfödda stjärnor. Resultaten publiceras i tidskriften Astronomi och astrofysik .
"Utan många observationer av närliggande galaxer, vi kanske inte hittar sådana exceptionella fall där ett svart hål är en källa till joniserat kol, ", sa Smirnova-Pinchukova. "Denna gas är ett av de viktigaste verktygen vi har för att studera extremt avlägsna galaxer som inte kan ses i detalj."
Information från närliggande galaxer, till exempel hur svarta hål kan skapa joniserat kol och påverka en galaxs efterföljande evolution, är avgörande för att förstå data från andra observatorier inklusive Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, eller ALMA-observatoriet, i Chile. Radioteleskop som ALMA studerar några av de mest avlägsna och svaga galaxerna, som ofta är så långt borta att även kraftfulla teleskop bara kan upptäcka dem som en ljuspunkt. Det ljuset är fullt av information, men detaljer om närliggande galaxer som samlats in av SOFIA krävs för att tolka data från de mest avlägsna regionerna i universum. Nu vet forskare att höga nivåer av joniserat kol i en avlägsen galax inte bara kan indikera att många stjärnor föds, men också att ett svart håls jet kan vara ansvarigt för samma slags kemiska signaturer.
