Supermasivní černá díra Mléčné dráhy stále hoří dlouho poté, co explodoval silný paprsek “paprsku smrti”

Toto je složený snímek rentgenového záření, molekulárního plynu a teplého ionizovaného plynu poblíž galaktického centra. Oranžově zbarvené prvky jsou zářící vodíkový plyn. Jeden takový rys, na horním konci výtrysku (viz anotovaný obrázek níže), je interpretován jako oblak vodíku zasažený proudem výtrysku. Proud se rozptýlí z mraku do úponků proudících na sever. Dál poblíž černé díry jsou rentgenová pozorování velmi horkého plynu v modré barvě a molekulárního plynu v zelené barvě. Tato data jsou důkazem toho, že černá díra někdy hromadí hvězdy nebo oblaka plynu a vyvrhuje velmi horký materiál podél své osy rotace. Poděkování: NASA, ESA a Gerald Cecil (UNC-Chapel Hill); Zpracování obrazu: Joseph DePasquale (STScI)

V některých sci-fi filmech se spící monstrum, jako je Godzilla, náhle probudí a začne řádit. pro nás mléčná dráha Věřilo se, že galaxie má ve svém jádru spící monstrum, a Černá díra Jeho hmotnost je 4 milionykrát větší než hmotnost našeho Slunce. Ale přibývají důkazy, že černé díry se někdy probudí, aby spolkly nešťastnou hvězdu nebo oblak plynu, který do nich spadne. Poté černá díra vyšlehne silné “paprsky smrti” záření a částic, které se pohybují téměř rychlostí světla. K největšímu výbuchu, který kdy došlo, došlo před dvěma miliony let. To je patrné na rozšíření kolon plazma To tvoří tvar přesýpacích hodin, rozprostírající se nad a pod rovinou naší galaxie. Dipólové rázové vlny z exploze černé díry zahřívaly plyn mimo galaktickou rovinu, aby zářil v gama a rentgenovém záření.

Hubble našel nepřímé důkazy, že černá díra ještě dlouho po předchozí explozi hořela. Důkazy pro astronomy z HST jsou jako provádět archeologické vykopávky, aby se pokusili podívat na mezihvězdné znečištění hustých desek prachu a plynu mezi Zemí a galaktickým středem, vzdáleným 27 000 světelných let. Hubble vyfotografoval jasný uzel plynu ovlivněný neviditelným výtryskem černé díry, 15 světelných let od něj. Černá díra se musela před miliardami let důmyslně projevit jako kvasar (kvasar), kdy byla naše malá galaxie živena spoustou plivajícího plynu. Ale po tak dlouhé době je černá díra stále v záchvatech a začíná, není připravena na šlofíka, dokud je kolem svačina.

READ  Podívejte se na největší a nejpodrobnější 3D mapu vesmíru vůbec

V centrální černé díře naší Mléčné dráhy dochází k úniku. Zdá se, že tato supermasivní černá díra stále obsahuje pozůstatky letadla podobného foukacímu hořáku staré několik tisíc let. NASA‘s Hubbleův vesmírný dalekohled Fantomové letadlo nevyfotografoval, ale pomohl najít prima facie důkazy, že bylo stále slabě vyvrženo do masivního vodíkového mraku a poté rozptýleno jako úzký proud z hadice namířený do hromady písku.

To je další důkaz toho, že černá díra s hmotností 4,1 milionu sluncí není spící monstrum, ale periodicky se kolébá, jak padají hvězdy a je do ní vtahován plyn. Černé díry přitahují nějaký materiál k rotujícímu akrečnímu disku, protože část padajícího materiálu je tlačena do směrem ven proudících výtrysků, které jsou vyváženy silnými magnetickými poli černé díry. Pevné „paprsky reflektorů“ doprovází záplava smrtícího ionizujícího záření.

“Centrální černá díra je dynamicky proměnná a v současné době se ruší,” řekl Gerald Cecil z University of North Carolina v Chapel Hill. Cecile složila jako skládačku mnohovlnná pozorování z různých dalekohledů, která naznačují, že černá díra vyvrhne drobné výtrysky pokaždé, když spolkne něco masivního, jako je oblak plynu. Výzkum jeho nadnárodního týmu byl právě zveřejněn v Astrophysical Journal.

Kompozitní pohled na střed Mléčné dráhy s poznámkami

Na tomto anotovaném složeném snímku žlutá představuje data z Hubblea, modrá představuje data Chandra, zelená představuje data Alma a červená představuje data VLA. Byla přidána bílá průsvitná grafika vertikálního vějíře, která ukazuje navrhovanou osu malého výtrysku ze supermasivní černé díry v srdci galaxie. Poděkování: NASA, ESA a Gerald Cecil (UNC-Chapel Hill); Zpracování obrazu: Joseph DePasquale (STScI)

V roce 2013 pocházely důkazy o krátkém jižním výtrysku poblíž černé díry z rentgenového záření detekovaného rentgenovou observatoří Chandra NASA a rádiových vln detekovaných teleskopem Jansky Very Large Array Telescope v Socorru v Novém Mexiku. Zdá se také, že tento výtrysk proudí v plynu poblíž černé díry.

READ  Fosilní fosilie zachycuje hnízdícího dinosaura vedle odšroubovaného potomka

Cecil byl zvědavý, jestli existuje i severní protiproudový letoun. Nejprve se podíval na archivní spektra molekul, jako je metylalkohol a oxid uhelnatý z Alma Observatoř v Chile (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), která využívá milimetrové vlnové délky k pohledu přes prachový závoj mezi námi a galaktickým jádrem. ALMA odhaluje rozšiřující se a zužující se lineární útvar v molekulárním plynu, který lze vysledovat po dobu 15 světelných let směrem k černé díře.

Spojením bodů pak Cecil našel na snímcích z HST infračervené vlnové délky zářící, nafouklou bublinu horkého plynu seřazenou s výtryskem ve vzdálenosti nejméně 35 světelných let od černé díry. Jeho tým naznačuje, že se do ní mohly vrhnout výtrysky z černé díry a nafoukly bublinu. Tyto dva zbytkové efekty mizející roviny jsou jediným viditelným důkazem jejího účinku na molekulární plyn.

    Schéma minitrysky ve středu Mléčné dráhy

Toto schéma je založeno na pozorování předpokládaného výtrysku ze supermasivní černé díry ve středu naší Mléčné dráhy na více vlnových délkách. Široký pohled ukazuje naši galaxii od okraje se dvěma obrovskými bublinami plazmy zářícími v gama a rentgenovém záření. To je důkaz výbušné erupce z černé díry asi před dvěma miliony let. Při pátrání hluboko do galaktického jádra (vložka) se astronomům pomocí Hubbleova vesmírného dalekohledu podařilo zachytit žhnoucí oblak vodíku poblíž černé díry. Vysvětlením je, že mrak se sráží s úzkým vertikálním výtryskem materiálu, který explodoval z černé díry teprve před 2000 lety. Černá díra je stále aktivní, ale v menším měřítku produkuje energii z dříve známých erupcí. Když jet narazí na vodíkový uzel, výtok se rozptýlí do chobotnicovitých úponků, které pokračují podél cesty mimo naši galaxii. Poděkování: NASA, ESA, Gerald Cecil (UNC-Chapel Hill), Dani Player (STScI)

Když je proud vháněn do plynu, naráží na materiál a ohýbá se podél několika proudů. “Proudy prosakují z hustého plynového disku Mléčné dráhy,” řekl spoluautor Alex Wagner z University of Tsukuba v Japonsku. “Proud se rozdvojuje z tužkového paprsku na úponky jako chobotnice.” Tento odtok má za následek sérii expandujících bublin o průměru nejméně 500 světelných let. Tato větší struktura “mýdlové bubliny” byla vykreslena na různých vlnových délkách jinými dalekohledy.

READ  Neexistují žádné důkazy o tom, že je zapotřebí posilovací dávka, říká doktor Ashish Jha

Wagner a Cecil poté spustili obří počítačové modely proudových proudů na disku simulujícím Mléčnou dráhu, který reprodukoval pozorování. “Stejně jako v archeologii kopete a nacházíte starověké a starší artefakty, dokud nenarazíte na pozůstatky velké civilizace,” řekl Cecil. Wagnerův závěr: “Je jasné, že svítivost naší centrální černé díry vzrostla za posledních milion let nejméně milionkrát. To stačilo na to, aby výtrysk vstoupil do galaktického hala.”

Předchozí pozorování HST a dalších dalekohledů nalezla důkazy, že černá díra v Mléčné dráze měla erupci asi před 2-4 miliony let. To bylo dostatečně energetické, aby vytvořilo masivní pár bublin tyčících se nad naší galaxií, které září gama paprsky. Poprvé byly detekovány kosmickým dalekohledem NASA Fermi Gamma Ray Space Telescope v roce 2010 a jsou obklopeny rentgenovými bublinami, které byly objeveny v roce 2003 satelitem Rosat a plně zmapovány v roce 2020 satelitem eROSITA.

    Proud řízený černou dírou z aktivní galaxie NGC 1068

Nedaleká spirální galaxie NGC 1068 slouží jako proxy, která astronomům pomáhá porozumět ohňostrojům odehrávajícím se v centru naší Mléčné dráhy, vyvolaným erupcemi supermasivní černé díry. Protože žijeme uvnitř Mléčné dráhy, velká část našeho pohledu na galaktický střed je zakryta zasahujícími oblaky plynu a prachu. Ale při pohledu na NGC 1068 ve vzdálenosti 45 milionů světelných let poskytuje astronomům panoramatický pohled na podobné erupce černých děr. Přiložený snímek Hubbleova vesmírného dalekohledu rozlišuje vodíková mračna o velikosti 10 světelných let ve vzdálenosti 150 světelných let od jádra. Mraky září, protože jsou zachyceny v “reflektoru” záření z černé díry galaxie, která je větší a energetičtější než černá díra v srdci naší galaxie.
Poděkování: NASA, ESA, Alex Filippenko (UC Berkeley), William Sparks (STScI), Louis C. Ho (KIAA-PKU), Matthew A. Malkan (UCLA), Alessandro Capetti (STScI), Alyssa Pagan (STScI)

Hubbleova UV spektra byla použita k měření expanzní rychlosti a tvorby zvětšených laloků. Hubbleova spektra později objevila, že exploze byla tak silná, že rozsvítila plynnou strukturu zvanou Magellanův proud, asi 200 000 světelných let od galaktického centra. Plyn září od této události dodnes.

Aby měl Cecil lepší představu o tom, co se děje, podíval se na HST a rádiové snímky jiné galaxie s proudící černou dírou. Spirální galaxie NGC 1068 leží 47 milionů světelných let daleko a vyznačuje se řadou bublinových útvarů zarovnaných podél výtoku z vysoce energetické černé díry v jejím středu. Cecil zjistil, že váhy rádiových a rentgenových struktur vycházejících z NGC 1068 a Mléčné dráhy jsou velmi podobné. “Oblouková šoková bublina na vrcholu odtoku NGC 1068 se shoduje s velikostí Fermiho bubliny, která začíná v Mléčné dráze. NGC 1068 nám může ukázat, co dělala Mléčná dráha během svého největšího nárůstu síly před několika miliony let.”

Zbývající jetový útvar je dostatečně blízko k černé díře Mléčné dráhy, takže se stává výraznějším jen několik desetiletí poté, co se černá díra znovu objeví. Cecil poznamenává: “Černá díra potřebuje během této doby pouze stonásobně zvýšit svou jasnost, aby znovu naplnila kanál výtrysku emitovanými částicemi. Bylo by fascinující vidět, jak daleko výtrysk při této explozi došel. Dosažení bublin gama záření by vyžadují, aby výtrysk pokračoval stokrát.” Tisíce let, protože tyto bubliny se rozšiřují každých 50 000 světelných let!”

Promítnuté snímky stínu černé díry pořízené dalekohledem Event Horizon Telescope National Science Foundation mohou odhalit, kde a jak byl jet vypuštěn.

Reference: „Tracking the Milky Way’s Archaeological Nuclear Jet“ od Geralda Cecila, Alexander Way Wagner, Joss Bland-Hawthorne, Jeffrey V. Bicknell a Dibangan Mukherjee, 6. prosince 2021 K dispozici zde Astrophysical Journal.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ac224f

Hubbleův vesmírný dalekohled je projekt mezinárodní spolupráce mezi NASA a Evropskou kosmickou agenturou (ESA). Teleskop provozuje Goddard Space Flight Center NASA v Greenbelt, Maryland. Space Telescope Science Institute (STScI) v Baltimoru, Maryland, provádí vědecké operace Hubble. STScI provozuje pro NASA Konsorcium univerzit pro výzkum v astronomii ve Washingtonu, DC

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *