Forskare har upptäckt en mystisk gammastrålning som kommer från ett kosmiskt gasmoln. Det oansenliga molnet i stjärnbilden Aquila slår med rytmen av ett angränsande svart hål, indikerar en koppling mellan de två objekten, som teamet ledd av DESY Humboldt-stipendiaten Jian Li och ICREA-professorn Diego F. Torres från Institute of Space Sciences (IEEC-CSIC) rapporterar i tidskriften Natur astronomi . Hur det svarta hålet driver molnets gammastrålningshjärtslag över ett avstånd på cirka 100 ljusår är fortfarande gåtfullt.

Forskargruppen, bestående av forskare från Tyskland, Spanien, Kina och USA, noggrant analyserat mer än 10 års data från den amerikanska rymdadministrationen NASA:s Fermi gamma-ray rymdteleskop, tittar på en så kallad mikrokvasar. Systemet katalogiserat som SS 433 ligger cirka 15 000 ljusår bort i Vintergatan och består av en jättestjärna med cirka 30 gånger vår sols massa och ett svart hål med cirka 10 till 20 solmassor. De två objekten kretsar runt varandra med en period av 13 dagar, medan det svarta hålet suger materia från jättestjärnan.

"Detta material ackumuleras i en ansamlingsskiva innan det faller in i det svarta hålet, som vatten i virveln ovanför avloppet i ett badkar, " förklarar Li. "Men, en del av den materien faller inte ner i avloppet utan skjuter ut i hög hastighet i två smala strålar i motsatta riktningar ovanför och under den roterande ackretionsskivan." Denna inställning är känd från aktiva galaxer som kallas kvasarer med monstruösa svarta hål med miljontals solenergi. massor i deras centra som skjuter jetstrålar tiotusentals ljusår in i kosmos. Eftersom SS 433 ser ut som en förminskad version av dessa kvasarer, det har kallats en mikrokvasar.

Höghastighetspartiklarna och de ultrastarka magnetfälten i strålen producerar röntgenstrålar och gammastrålar. "Accretionsskivan ligger inte exakt i planet för de två objektens omloppsbana. Den förutsätter, eller svajar, som en snurra som har ställts upp snett på ett bord, " säger Torres. "Som en konsekvens, de två strålarna spiralerar in i det omgivande utrymmet, snarare än att bara bilda en rak linje."

Precessionen för det svarta hålets jetstrålar har en period på cirka 162 dagar. Noggrann analys avslöjade en gammastrålningssignal med samma period från en position belägen relativt långt från mikrokvasarens jetstrålar, som har märkts som Fermi J1913+0515 av forskarna. Det är beläget på platsen för en omärklig gasförstärkning. De konsekventa perioderna indikerar att gasmolnets utsläpp drivs av mikrokvasaren.

"Att hitta en sådan entydig koppling via timing, cirka 100 ljusår bort från mikrokvasaren, inte ens längs strålarnas riktning är lika oväntat som fantastiskt, " säger Li. "Men hur det svarta hålet kan driva gasmolnets hjärtslag är oklart för oss." Direkt periodisk belysning av jetstrålen verkar osannolik. Ett alternativ som teamet utforskade är baserat på inverkan av snabba protoner (vätekärnorna). atomer) som produceras i ändarna av strålarna eller nära det svarta hålet, och injicerades i molnet, där dessa subatomära partiklar träffar gasen och producerar gammastrålar. Protoner kan också vara en del av ett utflöde av snabba partiklar från kanten av ansamlingsskivan. Närhelst detta utflöde träffar gasmolnet, den lyser upp i gammastrålar, vilket skulle förklara dess konstiga hjärtslag. "Energetiskt, utflödet från skivan kan vara lika kraftfullt som strålarnas och tros företräda i solidaritet med resten av systemet, " förklarar Torres.

Ytterligare observationer såväl som teoretiskt arbete krävs för att fullständigt förklara det märkliga gammastrålningshjärtslaget i detta unika system bortom denna första upptäckt. "SS 433 fortsätter att förvåna observatörer på alla frekvenser och både teoretiker, " understryker
Li. "Och det kommer säkert att ge en testbädd för våra idéer om kosmisk strålning och spridning nära mikrokvasarer i många år framöver."