Astrophysiker untersuchen die Theorie der Schwarzen Lochakkretion

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Anonim

Mit dem Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA), einem der leistungsstärksten Teleskope der Welt, haben die Astrophysiker Dr. Tracy Clarke vom US Naval Research Laboratory (NRL) und ein internationales Forscherteam die Ernährungsgewohnheiten eines supermassiven Schwarzen untersucht loch und erlebte den ersten nachweis einer neuen ernährung. Das Schwarze Loch, dessen Masse fast 300 Millionen Mal so groß ist wie unsere Sonne, steht kurz davor, riesige Klumpen kalten Gases zu verschlingen, die jeweils so viel Material enthalten wie eine Million Sonnen.

Zuvor glaubten Astronomen allgemein, dass supermassive schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien langsam auf einer standfesten Diät mit heißem ionisierten Gas aus dem Halo der Galaxie streiften. Die neuen ALMA-Beobachtungen zeigen, dass das Schwarze Loch unter den richtigen intergalaktischen Bedingungen stattdessen von einem chaotischen Regen von kalten, klumpigen Wolken genährt werden kann, die sich aus dem heißen Gas verdichtet haben und in das Herz der Galaxie stürzten, wo sich das supermassive Schwarze Loch befindet. Diese neuen Beobachtungen - kürzlich veröffentlicht in einem Nature- Brief unter der Leitung von Dr. Grant Tremblay, Yale Zentrum für Astronomie und Astrophysik - werden dazu beitragen, Astronomen Modelle zu modellieren, wie supermassive Schwarze Löcher durch einen Prozess wachsen, der als Akkretion bekannt ist.

Das Team der Astronomen nutzte ALMA, um eine ungewöhnlich helle Gruppe einzelner Galaxien zu untersuchen, die gemeinsam als Abell 2597 bezeichnet werden, in der Hoffnung, die räumliche Struktur und die Geschwindigkeit des kalten Gases im System abzubilden. Frühere Arbeiten von Clarke enthüllten, dass das heiße Gas im Kern dieses Clusters von Röntgenstrahl-Hohlräumen durchsetzt ist, die von starken Radiojets ausgetrieben werden, die von Ausbrüchen des zentralen supermassiven Schwarzen Lochs angetrieben werden. Die ALMA-Beobachtungen waren darauf ausgerichtet, nach Beweisen zu suchen, dass die leistungsstarken Radiojets auch kaltes Gas aus dem Clusterkern ziehen können, um eine katastrophale Abkühlung zu stoppen.

"Wir wissen seit langem, dass schwarze Löcher im Herzen von Galaxien starke Jets abwerfen können, die weit über die Grenzen ihrer eigenen Galaxie hinausreichen, aber wir verstehen wirklich nicht, wie dieser Prozess abläuft", sagte Clarke. In den letzten Jahren haben theoretische Modelle vorhergesagt, dass schwarze Löcher durch sogenannte kalte, chaotische Akkretion wachsen können, aber eindeutige Beobachtungsbeweise für diese Art von Akkretion sind bis jetzt schwer vorstellbar.

Bei der Untersuchung der ALMA-Daten über die zentrale Galaxie in Abell 2597 entdeckte das Astronomenteam etwas Unerwartetes, die deutliche Signatur von drei Schatten, die von massiven Wolken kalten Gases auf das zentrale supermassive Schwarze Loch geworfen wurden. Clarke weist darauf hin, dass diese Wolken mit fast 300 Kilometern pro Sekunde in den Kern dieser Galaxie fallen und fügt hinzu: "Wenn man mit dieser Geschwindigkeit reisen könnte, würde man etwa zwei Minuten brauchen, um die Erde zu umsegeln."

Diese Schatten, die als Absorptionsmerkmale bekannt sind, entstehen, wenn die fallenden Wolken vor der hellen Emission aus der Nähe des Schwarzen Lochs hindurchgehen und einen Teil dieser Strahlung blockieren oder absorbieren. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass es viel mehr Wolken gibt, die von den ALMA-Beobachtungen nicht entdeckt wurden, da die Astronomen nur in der Lage sind, eine kleine Sichtlinie in Richtung des Clusterkerns zu untersuchen.

Um diese Merkmale in die richtige Perspektive zu rücken, sagt Clark: "Wenn ich ein Wettervorhersager wäre, der das Zentrum von Abell 2597 abdeckt, wäre meine Wochenendprognose für eine Million Jahre wahrscheinlich" bewölkt mit einer Chance von Regen und explosiven Ausbrüchen ".

Worauf Clarke verweist, ist die Tatsache, dass die Wolken einen massiven Ausbruch aus dem zentralen supermassiven Schwarzen Loch erwarten. Der Ausbruch wird eine neue Generation von Radiojets in den Cluster treiben, um Hohlräume zu evakuieren und das Gas zu erhitzen. Schließlich wird dieses Gas in kalte Klumpen abkühlen und zurück in das zentrale schwarze Loch fallen. Dieser "Rückkopplungszyklus" kann für die Aufrechterhaltung eines kosmischen Gleichgewichts von Erwärmung und Abkühlung in Galaxienhaufen, den massivsten bekannten Objekten im Universum, wesentlich sein.

Astronomen sind jedoch nicht in der Lage, aus einem einzigen System zu bestimmen, dass diese Wolken den nächsten Ausbruch auslösen werden und planen daher ALMA für eine breitere Untersuchung von Galaxien zu verwenden, um zu bestimmen, ob diese "Diät" des Schwarzen Lochs so weit verbreitet ist.

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