eso2203is — Fréttatilkynning

Risasvarthol í leynum innan í geimrykhring

16. febrúar 2022

Víxlmælir Very Large Telescope European Southern Observatory (VLTI ESO) hefur komið auga risasvarthol falið á bakvið þykkt geimryk í miðju vetrarbrautarinnar Messier 77. Niðurstöðurnar staðfesta spá sem gerð var fyrir þrjátíu árum og gefa stjörnufræðingum nýja innsýn í „virka vetrarbrautakjarna“ sem eru með björtustu og dularfyllstu fyrirbærum alheimsins.

Virkir vetrarbrautarkjarnar eru sérstaklega orkuríkar ljóslindir, knúnir áfram af risasvartholum í miðju sumra vetrarbrauta. Risasvartholin gleypa óheyrilegt magn af geimryki og gasi með slíku offorsti að efnið hitnar gríðarlega þegar það hringsnýst inn í gin þess. Við það losnar orka á formi ljóss sem getur verið skærara en allar stjörnur vetrarbrautarinnar.

Virkir vetrarbrautakjarrnar hafa því eðlilega vakið mikla athygli stjörnufræðinga frá því að þeir fundust fyrst upp úr 1950. Nú hefur hópur stjörnufræðinga undir forystu Violeta Gámez Rosas við Leidenháskóla í Hollandi stigið stórt skref í átt að bættum skilningi okkar á eðli þeirra og útliti, þökk sé víxlmælingum sem gerðar voru með VLTI. Niðurstöðurnar eru birtar í tímaritinu Nature í dag.

Með geysinákvæmum mælingum á miðju Messier 77, einnig þekkt sem NGC 1068, tókst Gámez og teymi hennar að koma auga á þykkan hring úr gasi og ryki sem hylur risasvartholið í miðjunni. Uppgötvunin rennir stöðum undir þrjátíu ára gamla kenningu sem kallast Sameinað líkan um virka vetrarbrautakjarna.

Stjörnufræðingar vita að til eru mismunandi gerðir virkra vetrarbrautakjarna. Til dæmis gefa sumir frá sér útvarpsbylgjublossa en aðrir ekki. Aðrir skína skært í sýnilegu ljósi á meðan sumir, eins og Messier 77, eru daufari. Sameinaða líkanið dregur upp þá mynd að allir virkir vetrarbrautakjarnar hafi sömu grunnbygginguna, þótt þeir séu ólíkir. Að um sé að ræða risasvarthol umvafið þykkum rykhring.

Samkvæmt líkaninu má rekja útlitsmuninn á virkum vetrarbrautakjörnum til sjónarhornsins sem við höfum á þá, þ.e. hvernig við sjáum svartholið og rykhringinn frá Jörðinni. Hvaða gerð virks vetrarbrautakjarna við sjáum veltur á því hversu stór hluti rykhringsins hylur svartholið frá okkar sjónarhóli eða jafnvel alveg í sumum tilvikum.

Stjörnufræðingar hafa áður fundið sönnunargögn til stuðnings Sameinaða líkansins, þar á meðal merki um heitt ryk í miðju Messier 77. Hins vegar hefur vafi leikið á því hvort rykið hylji svartholið alveg og skýri þar af leiðandi hvers vegna þessi virki vetrarbrautarkjarni er gefur frá sér minna af sýnilegu ljósi en margir aðrir.

„Raunverulegt eðli rykskýjanna og hlutverk þeirra í að næra svartholið og ráða útlitinu eins og það birtist okkur frá Jörðinni, hafa verið lykilþættir í rannsóknum á virkum vetrarbrautakjörnum síðustu þrjá áratugi,“ sagði Gámez Rosas. „Þótt engin ein niðurstaða svari öllum spurningunum sem við brenna á okkur, þá höfum við engu síður stigið stórt skref í að skilja hvernig virkir vetrarbrautarkjarnar virka.“

Mælingarnar voru gerðar með Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment (MATISSE) á VLT víxlmæli ESO í Atacamaeyðimörkinni í Chile. MATISSE beitir tækni sem kallast víxlmælingar til að sameina innrautt ljós sem allir fjórir 8,2 metra Very Large Telescope sjónaukarnir nema í einu. Teymið notaði MATISSE til þess að skanna miðju Messier 77 sem er í 47 milljón ljósára fjarlægð í stjörnumerkinu Hvalnum.

„MATISSE getur numið breitt bylgjulengdabil innrauðs ljóss og gerir okkur því kleift að sjá í gegnum ryk og mæla nákvæmlega hitastig. VLTI er mjög stór víxlmælir og gefur okkur þá upplausn sem við þurfum til að sjá hvað á sér stað í jafn fjarlægum vetrarbrautum og Messier 77. Myndirnar sem við tókum sýna, með ótrúlegri nákvæmni, hitastigsbreytingar og gleypingu rykskýja í kringum svartholið,“ sagði Walter Jaffe, meðhöfundur greinarinnar og prófessor við Leidenháskóla.

Með því að skoða hitastigsbreytingar á rykinu (frá herbergishita upp í um 1200°C), sem rekja má til geislunarinnar frá svartholinu og kortleggja ljósgleypnina, gátu stjörnufræðingarnir dregið upp nákvæma mynd af rykinu og sagt til um hvar svartholið hlyti að leynast. Rykið er í þykkum innri hring með útbreiddari skífu og risasvartholið í miðjunni sem styður sameinaða líkanið. Teymið notaði líka gögn frá Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, sjónauka sem ESO tekur þátt í, og Very Long Baseline Array National Radio Astronomy Observatory til að draga upp myndina.

„Niðurstöður okkar bæta skilning okkar á eðli virkra vetrarbrautarkjarna,“ sagði Gámez Rosas. „Þær gætu líka hjálpað okkur að skilja betur sögu okkar eigin Vetrarbrautar sem hýsir risasvarthol í miðjunni og gæti hafa verið virkt í fortíðinni.“

Vísindamennirnir ætla nú að nota víxlmæli VLT til að afla frekari sönnunargagna fyrir Sameinaða líkaninu fyrir virka vetrarbrautakjarna með því að kanna stærra safn vetrarbrauta.

„Messier 77 er mikilvæg frumgerð virks vetrarbrautarkjarna og mikil hvatning um að nota MATISSE til að stækka rannsóknarverkefnið okkar með enn fleiri dæmum um virka vetrarbrautakjarna,“ sagði Bruno Lopez sem er meðlimur í rannsóknarteyminu og umsjónarmaður rannsókna með MATISSE hjá Observatoire de la Côte d‘Azur í Nice í Frakklandi.

Síðar á þessum áratug verður Extremely Large Telescope (ELT) sjónauki ESO tekinn í notkun. Hann mun einnig hjálpa til við leitina og afla gagna sem gerir stjörnufræðingum kleift að skilja samspil virkra vetrarbrautakjarna og dæmigerðra vetrarbrauta.

Frekari upplýsingar

Skýrt var frá niðurstöðum rannsóknarinnar í greininni „Thermal imaging of dust hiding the black hole in the Active Galaxy NGC 1068“ (doi: 10.1038/s41586-021-04311-7) sem birtist í Nature.

Í rannsóknarteyminu eru Violeta Gámez Rosas (Leiden Observatory, Leiden University, Netherlands [Leiden]), Jacob W. Isbell (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany [MPIA]), Walter Jaffe (Leiden), Romain G. Petrov (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, France [OCA]), James H. Leftley (OCA), Karl-Heinz Hofmann (Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Germany [MPIfR]), Florentin Millour (OCA), Leonard Burtscher (Leiden), Klaus Meisenheimer (MPIA), Anthony Meilland (OCA), Laurens B. F. M. Waters (Department of Astrophysics/IMAPP, Radboud University, the Netherlands; SRON, Netherlands Institute for Space Research, the Netherlands), Bruno Lopez (OCA), Stéphane Lagarde (OCA), Gerd Weigelt (MPIfR), Philippe Berio (OCA), Fatme Allouche (OCA), Sylvie Robbe-Dubois (OCA), Pierre Cruzalèbes (OCA), Felix Bettonvil (ASTRON, Dwingeloo, the Netherlands [ASTRON]), Thomas Henning (MPIA), Jean-Charles Augereau (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Institute for Planetary sciences and Astrophysics, France [IPAG]), Pierre Antonelli (OCA), Udo Beckmann (MPIfR), Roy van Boekel (MPIA), Philippe Bendjoya (OCA), William C. Danchi (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, USA), Carsten Dominik (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, The Netherlands [API]), Julien Drevon (OCA), Jack F. Gallimore (Department of Physics and Astronomy, Bucknell University, Lewisburg, Pennsylvania, USA), Uwe Graser (MPIA), Matthias Heininger (MPIfR), Vincent Hocdé (OCA), Michiel Hogerheijde (Leiden; API), Josef Hron (Department of Astrophysics, University of Vienna, Austria), Caterina M.V. Impellizzeri (Leiden), Lucia Klarmann (MPIA), Elena Kokoulina (OCA), Lucas Labadie (1st Institute of Physics, University of Cologne, Germany), Michael Lehmitz (MPIA), Alexis Matter (OCA), Claudia Paladini (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO-Chile]), Eric Pantin (Centre d'Etudes de Saclay, Gif-sur-Yvette, France), Jörg-Uwe Pott (MPIA), Dieter Schertl (MPIfR), Anthony Soulain (Sydney Institute for Astronomy, University of Sydney, Australia [SIfA]), Philippe Stee (OCA), Konrad Tristram (ESO-Chile), Jozsef Varga (Leiden), Julien Woillez (European Southern Observatory, Garching bei München, Germany [ESO]), Sebastian Wolf (Institute for Theoretical Physics and Astrophysics, University of Kiel, Germany), Gideon Yoffe (MPIA), og Gerard Zins (ESO-Chile).

MATISSE var hannað, fjármagnað og smíðað í nánu samstarfi ESO og fjölda stofnana í Frakklandi J.-L. Lagrange Laboratory — INSU-CNRS — Côte d’Azur Observatory — University of Nice Sophia-Antipolis), Þýskalkandi (MPIA, MPIfR og University of Kiel), Hollandi (NOVA og University of Leiden), og Austurríki (University of Vienna). Konkoly Observatory og Kölnarháskóli studdu líka að nokkru leyti við smíði mælitækisins.

European Southern Observatory (ESO) gerir vísindamönnum um allan heim kleift að afhjúpa leyndardóma alheimsins til hagsbóta fyrir alla. Við hönnum, smíðum og starfrækjum stjörnustöðvar í fremstu röð – sem stjörnufræðingar nota til að svara spennandi spurningum og auka áhuga á stjarnvísindum – og eflum alþjóðlega samvinnu í stjörnufræði. ESO var stofnuð árið 1962 og nýtur í dag stuðnings 16 aðildarríkja (Austurríkis, Belgíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Írlands, Hollands, Póllands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands), auk gestaþjóðarinnar Chile og stuðningsþjóðarinnar Ástralíu. Höfuðstöðvar ESO og gestastofa og stjörnuverið ESO Supernova, er staðsett nálægt Munchen í Þýskalandi en sjónaukarnir eru allir í Atacameyðimörkinni í Chile, stórfenglegum stað þar sem aðstæður til rannsókna eru einstakar. ESO starfrækir þrjár stjörnustöðvar í heimsflokki í Chile: Á La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope og Very Large Telescope víxlmælinn, fullkomnustu stjörnusjónauka heims, auk tveggja kortlaningarsjónauka, VISTA sem nemur innrautt ljós og VLT Survey Telescope sem nemur sýnilegt ljós. Á Paranal hýsir og starfrækir ESO einnig Cherenkov Telescope Array South, stærsta og næmasta gammageislasjónauka heims. ESO er stór þátttakandi í tveimur sjónaukum á Chajnantor, APEX og ALMA, sem nema millimetra- og hálfsmillimetrageislun utan úr geimnum. Á Cerro Armazones, skammt frá Paranal, erum við að smíða 39 metra risasjónauka, Extremely Large Telescope, sem verður „stærsta auga jarðar“. Í skrifstofum okkar í Santiago í Chile leggjum við grunninn að rannsóknum okkar og tökum þátt í að efla samstarfsaðila okkar og samfélagið í Chile.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
Stjörnufræðivefurinn
Ísland
Farsími: 8961984q
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Violeta Gámez Rosas
Leiden University
Leiden, the Netherlands
Sími: +31 71 527 5737
Tölvupóstur: gamez@strw.leidenuniv.nl

Walter Jaffe
Leiden University
Leiden, the Netherlands
Sími: +31 71 527 5737
Tölvupóstur: jaffe@strw.leidenuniv.nl

Bruno Lopez
MATISSE Principal Investigator
Observatoire de la Côte d’ Azur, Nice, France
Sími: +33 4 92 00 30 11
Tölvupóstur: Bruno.Lopez@oca.eu

Romain Petrov
MATISSE Project Scientist
Observatoire de la Côte d’ Azur, Nice, France
Sími: +33 4 92 00 30 11
Tölvupóstur: Romain.Petrov@oca.eu

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 3200 6670
Farsími: +49 151 241 664 00
Tölvupóstur: press@eso.org

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso2203.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso2203is
Nafn:M 77, Messier 77
Tegund:Local Universe : Galaxy : Activity : AGN
Facility:Very Large Telescope Interferometer
Instruments:MATISSE
Science data:2022Natur.602..403G

Myndir

Galaxy Messier 77 and close-up view of its active centre
Galaxy Messier 77 and close-up view of its active centre
texti aðeins á ensku
A close-up view of Messier 77’s active galactic nucleus
A close-up view of Messier 77’s active galactic nucleus
texti aðeins á ensku
Dazzling galaxy Messier 77
Dazzling galaxy Messier 77
texti aðeins á ensku
Artist’s impression of the active galactic nucleus of Messier 77
Artist’s impression of the active galactic nucleus of Messier 77
texti aðeins á ensku
The active galaxy Messier 77 in the constellation of Cetus
The active galaxy Messier 77 in the constellation of Cetus
texti aðeins á ensku
Wide-field image of the sky around Messier 77
Wide-field image of the sky around Messier 77
texti aðeins á ensku

Myndskeið

Uncovering a Black Hole in an Immense Dust Cloud (ESOcast 251 Light)
Uncovering a Black Hole in an Immense Dust Cloud (ESOcast 251 Light)
texti aðeins á ensku
Artist’s animation of the active galactic nucleus of Messier 77
Artist’s animation of the active galactic nucleus of Messier 77
texti aðeins á ensku
The Unified Model of active galactic nuclei
The Unified Model of active galactic nuclei
texti aðeins á ensku