Efter att ha startat vetenskapsverksamhet i februari, studerade Japan-ledda XRISM (röntgenbilder och spektroskopiuppdrag) det svarta monsterhålet i mitten av galaxen NGC 4151.
"XRISMs Resolve-instrument fångade ett detaljerat spektrum av området runt det svarta hålet", säger Brian Williams, NASA:s projektforskare för uppdraget vid byråns Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Topparna och fallen är som kemiska fingeravtryck som kan berätta för oss vilka grundämnen som finns och avslöja ledtrådar om materiens öde när den närmar sig det svarta hålet."
XRISM (uttalas "crism") leds av JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) i samarbete med NASA, tillsammans med bidrag från ESA (European Space Agency). Den lanserades den 6 september 2023. NASA och JAXA utvecklade Resolve, uppdragets mikrokalorimeterspektrometer.
NGC 4151 är en spiralgalax cirka 43 miljoner ljusår bort i den norra stjärnbilden Canes Venatici. Det supermassiva svarta hålet i mitten rymmer mer än 20 miljoner gånger solens massa.
Galaxen är också aktiv, vilket innebär att dess centrum är ovanligt ljust och varierande. Gas och damm som virvlar mot det svarta hålet bildar en ansamlingsskiva runt det och värms upp genom gravitations- och friktionskrafter, vilket skapar variabilitet. En del av materia på kanten av det svarta hålet bildar dubbla strålar av partiklar som spränger ut från varje sida av skivan med nästan ljusets hastighet. Ett pösigt munkformat moln av material som kallas en torus omger ackretionsskivan.
Faktum är att NGC 4151 är en av de närmast kända aktiva galaxerna. Andra uppdrag, inklusive NASA:s Chandra X-ray Observatory och Hubble Space Telescope, har studerat det för att lära sig mer om interaktionen mellan svarta hål och deras omgivning, vilket kan berätta för forskare hur supermassiva svarta hål i galaktiska centra växer över kosmisk tid.
Galaxen är ovanligt ljus i röntgenstrålar, vilket gjorde den till ett idealiskt tidigt mål för XRISM.
Resolves spektrum av NGC 4151 avslöjar en skarp topp vid energier strax under 6,5 keV (kiloelektronvolt) – en emissionslinje av järn. Astronomer tror att mycket av kraften hos aktiva galaxer kommer från röntgenstrålar som har sitt ursprung i heta, utvidgade områden nära det svarta hålet. Röntgenstrålar som studsar av kallare gas i skivan gör att järn där fluorescerar, vilket ger en specifik röntgentopp. Detta gör det möjligt för astronomer att måla en bättre bild av både skivan och regioner som bryter ut mycket närmare det svarta hålet.
Spektrumet visar också flera fall runt 7 keV. Järn som finns i torus orsakade också dessa fall, men genom absorption av röntgenstrålar, snarare än emission, eftersom materialet där är mycket svalare än i skivan. All denna strålning är cirka 2 500 gånger mer energisk än ljuset vi kan se med våra ögon.
Järn är bara ett element som XRISM kan upptäcka. Teleskopet kan också upptäcka svavel, kalcium, argon och andra, beroende på källan. Var och en berättar för astrofysiker något annat om de kosmiska fenomen som är utspridda över röntgenhimlen.
XRISM är ett samarbetsuppdrag mellan JAXA och NASA, med deltagande av ESA. NASA:s bidrag inkluderar vetenskapligt deltagande från CSA (Canadian Space Agency).
Tillhandahålls av NASA:s Goddard Space Flight Center
