På bilder från NASA:s pensionerade rymdteleskop Spitzer strömmar tusentals ljusår långa dammströmmar mot det supermassiva svarta hålet i hjärtat av Andromedagalaxen. Det visar sig att dessa bäckar kan hjälpa till att förklara hur svarta hål miljarder gånger solens massa mättar deras stora aptit men förblir "tysta" ätare.
När supermassiva svarta hål slukar gas och damm, värms materialet upp precis innan det faller in, vilket skapar otroliga ljusshower - ibland ljusare än en hel galax full av stjärnor. När materialet förbrukas i klumpar av olika storlekar, fluktuerar ljusstyrkan i det svarta hålet.
Men de svarta hålen i mitten av Vintergatan (Jordens hemgalax) och Andromeda (en av våra närmaste galaktiska grannar) är bland de tystaste ätarna i universum. Det lilla ljus de avger varierar inte nämnvärt i ljusstyrka, vilket tyder på att de konsumerar ett litet men stadigt flöde av mat snarare än stora klumpar. Bäckarna närmar sig det svarta hålet lite i taget och i en spiral, liknande hur vattnet virvlar ner i ett avlopp.
En studie publicerad i The Astrophysical Journal tog hypotesen att ett tyst supermassivt svart hål livnär sig på en jämn ström av gas och applicerade den på Andromedagalaxen. Med hjälp av datormodeller simulerade författarna hur gas och damm i närheten av Andromedas supermassiva svarta hål kan bete sig över tiden.
Simuleringen visade att en liten skiva av het gas kunde bildas nära det supermassiva svarta hålet och mata det kontinuerligt. Skivan kunde fyllas på och underhållas av många strömmar av gas och damm.
Men forskarna fann också att dessa strömmar måste hålla sig inom en viss storlek och flödeshastighet; annars skulle materia falla in i det svarta hålet i oregelbundna klumpar, vilket orsakar mer ljusfluktuationer.
När författarna jämförde sina fynd med data från Spitzer och NASA:s Hubble Space Telescope, fann de spiraler av damm som tidigare identifierats av Spitzer som passade inom dessa begränsningar. Av detta drog författarna slutsatsen att spiralerna matar Andromedas supermassiva svarta hål.
"Det här är ett bra exempel på att forskare omprövar arkivdata för att avslöja mer om galaxens dynamik genom att jämföra dem med de senaste datorsimuleringarna", säger Almudena Prieto, astrofysiker vid Institutet för Astrofysik på Kanarieöarna och Universitetsobservatoriet i München. medförfattare till studien som publicerades i år. "Vi har 20 år gamla data som berättar saker som vi inte kände igen i den när vi först samlade in den."
En djupare titt på Andromeda
Spitzer, som lanserades 2003 och sköts av NASA:s Jet Propulsion Laboratory, studerade universum i infrarött ljus, som är osynligt för mänskliga ögon. Olika våglängder avslöjar olika egenskaper hos Andromeda, inklusive varmare ljuskällor, som stjärnor, och kallare källor, som damm.
Genom att separera dessa våglängder och bara titta på dammet kan astronomer se galaxens "skelett" - platser där gas har smält samman och svalnat, ibland bildar damm, vilket skapar förutsättningar för stjärnor att bildas. Denna syn på Andromeda avslöjade några överraskningar.
Till exempel, även om det är en spiralgalax som Vintergatan, domineras Andromeda av en stor dammring snarare än distinkta armar som cirkulerar dess mitt. Bilderna avslöjade också ett sekundärt hål i en del av ringen där en dvärggalax passerade.
Andromedas närhet till Vintergatan betyder att den ser större ut än andra galaxer från jorden:Sett med blotta ögat skulle Andromeda vara ungefär sex gånger månens bredd (cirka 3 grader). Även med ett synfält som var bredare än Hubbles, var Spitzer tvungen att ta 11 000 ögonblicksbilder för att skapa denna heltäckande bild av Andromeda.
Mer information: C. Alig et al, Accretion Mode in Sub-Eddington Supermassive Black Holes:Getting into the Central Parsecs of Andromeda, The Astrophysical Journal (2023). DOI:10.3847/1538-4357/ace2c3
Journalinformation: Astrofysisk tidskrift
Tillhandahålls av NASA
