Óvænt ryk í kringum risasvarthol
Sævar Helgi Bragason
20. jún. 2013
Fréttir
Víxlmælir VLT sjónauka ESO hefur skilað nákvæmustu mælingunum hingað til af ryki í miðju virks vetrarbrautakjarna
Víxlmælir Very Large Telescope ESO hefur gert nákæmustu mælingarnar hingað til af ryki í kringum risavarthol í miðju virkrar vetrarbrautar. Stjörnufræðingar bjuggust við að finna glóandi ryk á kleinuhringslaga svæði í kringum svartholið en þess í stað fannst það einnig fyrir ofan og undir kleinuhringinn. Athuganirnar sýna að rykið fýkur burt sem kaldur vindur frá svartholinu — óvænt niðurstaða og nokkuð sem viðteknar kenningar eiga erfitt með að útskýra en segir okkur hvernig risasvarthol þróast og verka við umhverfi sitt.
Undanfarna tvo áratugi hafa stjörnufræðingar komist að því, að í miðju næstum allra vetrarbrauta eru risasvarthol. Sum þessara svarthola vaxa með því að gleypa efni úr nágrenninu og mynda í leiðinni orkumestu fyrirbæri alheims: Virka vetrarbrautakjarna. Miðsvæði þessara skæru fyrirbæra eru umlukin geimryki sem mynda kleinuhring í kringum svartholið [1] og rekja má til efnis úr nágrenninu, ekki ósvipað því þegar vatn myndar lítinn sveip í kringum niðurfall í vaski eða baðkari. Áður var talið að öflugu innrauðu geislunina frá virka vetrarbrautakjarnanum mætti að mestu rekja til þessa kleinuhrings.
En nýjar mælingar með víxlmæli Very Large Telescope (VLTI) ESO í Paranal stjörnustöðinni í Chile [2] á virkri vetrarbraut sem nefnist NGC 3783 hafa komið stjörnufræðingum á óvart. Þótt heita rykið — sem er 700 til 1000 gráður á Celsíus — hafi vissulega verið að finna á þessu kleinuhringslaga svæði, eins og búist var við, fannst einnig mikið magn af köldu ryki fyrir ofan og undir hringnum [3].
„Þetta er í fyrsta sinn sem okkur hefur tekist að gera nákvæmar mælingar bæði á köldu ryki, sem er við stofuhita á mið-innrauða svæðinu, í kringum virkan vetrarbrautakjarna og mjög heitu ryki. Þetta eru líka umfangsmestu víxlmælingar sem gerðar hafa verið á virkum vetrarbrautakjarna hingað til,“ segir Sebastian Hönig (University of California Santa Barbara í Bandaríkjunum og Christian-Albrechts-Universität zu Kiel í Þýskalandi), aðalhöfundur greinar um rannsóknina.
Rykið myndar kaldan vind sem blæs burt frá svartholinu. Þessi vindur hlýtur að leika stórt hlutverk í flóknu sambandi svartholsins og nágrennisins. Svartholið svalar óseðjandi matarlyst sinni með efninu í kring en öflug geislunin frá því virðist einnig feykja því burt. Hvorki liggur fyrir hvernig ferlin tvö virka saman né hvernig þau gera risasvartholum kleift að vaxa og þróast í vetrarbrautunum en tilvist rykvinds bætir nýjum púslum við myndina.
Til að rannsaka miðsvæði NGC 3783 urðu stjörnufræðingarnir að nýta sér samanlagt afl allra Very Large Telescope sjónaukanna fjögurra. Saman mynda þeir víxlmæli sem nær upplausn sem jafngildir 130 metra breiðum sjónauka.
„Með því að sameina greinigetu VLT sjónaukanna og víxlmælingar, gátum við fyrst safnað nægilega miklu ljósi til að rannsaka svona dauf fyrirbæri. Þetta gerði okkur kleift að rannsaka svæði sem er álíka stórt og fjarlægðin milli sólar og næstu stjörnu, í vetrarbraut sem er marga tugi milljóna ljósára í burtu. Enginn annar sjónauki í heiminum er fær um þetta enn sem komið er,“ segir annar hópmeðlimur, Gerd Weigelt (Max-Planck-Institut für Radioastronomie í Bonn í Þýskalandi).
Nýju athuganirnar gætu leitt til nýs skilnings á virkum vetrarbrautakjörnum. Þær eru bein sönnunargögn fyrir því að ryk fýkur út á við vegna öflugrar geislunar. Líkön sem sýna dreifingu ryksins og hvernig risasvarthol vaxa og þróast verða nú að taka tillit til þessara nýuppgötvuðu áhrifa.
„Ég get vart beðið eftir að MATISSE verði tekið í notkun, tæki sem gerir okkur kleift að sameina alla VLT sjónaukana fjóra í einu og gera mælingar samtímis á nær- og mið-innrauðum bylgjulengdum og skila mun nákvæmari gögnum,“ segir Hönig að lokum.MATISSE, sem nú er í smíðum, er búnaður af annarri kynslóð fyrir VLT víxlmælinn.
Skýringar
[1] Geimryk samanstendur af silíkat- og grafítögnum — steindum sem einnig eru algengar á Jörðinni. Kertasót er keimlíkt grafítryki, þótt kornastærðin í sóti sé tífalt stærra, jafnvel meira, en kornastærð dæmigerðra geimgrafítagna.
[2] VLT víxlmælirinn er myndaður með því að samtengja fjóra 8,2 metra breiðu VLT sjónaukana eða fjóra hreyfanlega 1,8 metra hjálparsjónauka VLT. Mælirinn byggir á tækni sem kallast víxlmælingar þar sem háþróaður búnaður sameinar ljós frá nokkrum sjónaukum í einni mælingu. Þótt víxlmælirinn taki ekki raunverulegar myndir, eykur þessi tækni gríðarlega þau smáatriði sem greina má við mælingar, álíka mikið og það sem geimsjónauki með meira en 100 metra spegilþvermál myndi mæla.
[3] Heita rykið var kortlagt með á nær-innrauðum bylgjulengdum með AMBER mælitækinu í VLT víxlmælinum en nýju mælingarnar, sem hér er sagt frá, voru gerðar með MIDI tækinu á 8 til 13 míkrómetra bylgjulengdum á mið-innrauða sviðinu.
Frekari upplýsingar
Sagt er frá þessari rannsókn í greininni „Dust in the Polar Region as a Major Contributor to the Infrared Emission of Active Galactic Nuclei“ eftir S. Hönig o.fl. sem birtist í Astrophysical Journal þann 20. júní 2013.
Í rannsóknarteyminu eru S. F. Hönig (University of California í Santa Barbara í Bandaríkjunum [UCSB]; Christian-Albrechts-Universität zu Kiel í Þýskalandi), M. Kishimoto (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn í Þýskalandi [MPIfR]), K. R. W. Tristram (MPIfR), M. A. Prieto (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife á Spáni), P. Gandhi (Institute of Space and Astronautical Science, Kanawaga í Japan; University of Durham í Bretlandi), D. Asmus (MPIfR), R. Antonucci (UCSB), L. Burtscher (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching í Þýskalandi), W. J. Duschl (Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel í Þýskalandi) og G. Weigelt (MPIfR).
ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavik, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1327.
Óvænt ryk í kringum risasvarthol
Sævar Helgi Bragason 20. jún. 2013 Fréttir
Víxlmælir VLT sjónauka ESO hefur skilað nákvæmustu mælingunum hingað til af ryki í miðju virks vetrarbrautakjarna
Víxlmælir Very Large Telescope ESO hefur gert nákæmustu mælingarnar hingað til af ryki í kringum risavarthol í miðju virkrar vetrarbrautar. Stjörnufræðingar bjuggust við að finna glóandi ryk á kleinuhringslaga svæði í kringum svartholið en þess í stað fannst það einnig fyrir ofan og undir kleinuhringinn. Athuganirnar sýna að rykið fýkur burt sem kaldur vindur frá svartholinu — óvænt niðurstaða og nokkuð sem viðteknar kenningar eiga erfitt með að útskýra en segir okkur hvernig risasvarthol þróast og verka við umhverfi sitt.
Undanfarna tvo áratugi hafa stjörnufræðingar komist að því, að í miðju næstum allra vetrarbrauta eru risasvarthol. Sum þessara svarthola vaxa með því að gleypa efni úr nágrenninu og mynda í leiðinni orkumestu fyrirbæri alheims: Virka vetrarbrautakjarna. Miðsvæði þessara skæru fyrirbæra eru umlukin geimryki sem mynda kleinuhring í kringum svartholið [1] og rekja má til efnis úr nágrenninu, ekki ósvipað því þegar vatn myndar lítinn sveip í kringum niðurfall í vaski eða baðkari. Áður var talið að öflugu innrauðu geislunina frá virka vetrarbrautakjarnanum mætti að mestu rekja til þessa kleinuhrings.
En nýjar mælingar með víxlmæli Very Large Telescope (VLTI) ESO í Paranal stjörnustöðinni í Chile [2] á virkri vetrarbraut sem nefnist NGC 3783 hafa komið stjörnufræðingum á óvart. Þótt heita rykið — sem er 700 til 1000 gráður á Celsíus — hafi vissulega verið að finna á þessu kleinuhringslaga svæði, eins og búist var við, fannst einnig mikið magn af köldu ryki fyrir ofan og undir hringnum [3].
„Þetta er í fyrsta sinn sem okkur hefur tekist að gera nákvæmar mælingar bæði á köldu ryki, sem er við stofuhita á mið-innrauða svæðinu, í kringum virkan vetrarbrautakjarna og mjög heitu ryki. Þetta eru líka umfangsmestu víxlmælingar sem gerðar hafa verið á virkum vetrarbrautakjarna hingað til,“ segir Sebastian Hönig (University of California Santa Barbara í Bandaríkjunum og Christian-Albrechts-Universität zu Kiel í Þýskalandi), aðalhöfundur greinar um rannsóknina.
Rykið myndar kaldan vind sem blæs burt frá svartholinu. Þessi vindur hlýtur að leika stórt hlutverk í flóknu sambandi svartholsins og nágrennisins. Svartholið svalar óseðjandi matarlyst sinni með efninu í kring en öflug geislunin frá því virðist einnig feykja því burt. Hvorki liggur fyrir hvernig ferlin tvö virka saman né hvernig þau gera risasvartholum kleift að vaxa og þróast í vetrarbrautunum en tilvist rykvinds bætir nýjum púslum við myndina.
Til að rannsaka miðsvæði NGC 3783 urðu stjörnufræðingarnir að nýta sér samanlagt afl allra Very Large Telescope sjónaukanna fjögurra. Saman mynda þeir víxlmæli sem nær upplausn sem jafngildir 130 metra breiðum sjónauka.
„Með því að sameina greinigetu VLT sjónaukanna og víxlmælingar, gátum við fyrst safnað nægilega miklu ljósi til að rannsaka svona dauf fyrirbæri. Þetta gerði okkur kleift að rannsaka svæði sem er álíka stórt og fjarlægðin milli sólar og næstu stjörnu, í vetrarbraut sem er marga tugi milljóna ljósára í burtu. Enginn annar sjónauki í heiminum er fær um þetta enn sem komið er,“ segir annar hópmeðlimur, Gerd Weigelt (Max-Planck-Institut für Radioastronomie í Bonn í Þýskalandi).
Nýju athuganirnar gætu leitt til nýs skilnings á virkum vetrarbrautakjörnum. Þær eru bein sönnunargögn fyrir því að ryk fýkur út á við vegna öflugrar geislunar. Líkön sem sýna dreifingu ryksins og hvernig risasvarthol vaxa og þróast verða nú að taka tillit til þessara nýuppgötvuðu áhrifa.
„Ég get vart beðið eftir að MATISSE verði tekið í notkun, tæki sem gerir okkur kleift að sameina alla VLT sjónaukana fjóra í einu og gera mælingar samtímis á nær- og mið-innrauðum bylgjulengdum og skila mun nákvæmari gögnum,“ segir Hönig að lokum.MATISSE, sem nú er í smíðum, er búnaður af annarri kynslóð fyrir VLT víxlmælinn.
Skýringar
[1] Geimryk samanstendur af silíkat- og grafítögnum — steindum sem einnig eru algengar á Jörðinni. Kertasót er keimlíkt grafítryki, þótt kornastærðin í sóti sé tífalt stærra, jafnvel meira, en kornastærð dæmigerðra geimgrafítagna.
[2] VLT víxlmælirinn er myndaður með því að samtengja fjóra 8,2 metra breiðu VLT sjónaukana eða fjóra hreyfanlega 1,8 metra hjálparsjónauka VLT. Mælirinn byggir á tækni sem kallast víxlmælingar þar sem háþróaður búnaður sameinar ljós frá nokkrum sjónaukum í einni mælingu. Þótt víxlmælirinn taki ekki raunverulegar myndir, eykur þessi tækni gríðarlega þau smáatriði sem greina má við mælingar, álíka mikið og það sem geimsjónauki með meira en 100 metra spegilþvermál myndi mæla.
[3] Heita rykið var kortlagt með á nær-innrauðum bylgjulengdum með AMBER mælitækinu í VLT víxlmælinum en nýju mælingarnar, sem hér er sagt frá, voru gerðar með MIDI tækinu á 8 til 13 míkrómetra bylgjulengdum á mið-innrauða sviðinu.
Frekari upplýsingar
Sagt er frá þessari rannsókn í greininni „Dust in the Polar Region as a Major Contributor to the Infrared Emission of Active Galactic Nuclei“ eftir S. Hönig o.fl. sem birtist í Astrophysical Journal þann 20. júní 2013.
Í rannsóknarteyminu eru S. F. Hönig (University of California í Santa Barbara í Bandaríkjunum [UCSB]; Christian-Albrechts-Universität zu Kiel í Þýskalandi), M. Kishimoto (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn í Þýskalandi [MPIfR]), K. R. W. Tristram (MPIfR), M. A. Prieto (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife á Spáni), P. Gandhi (Institute of Space and Astronautical Science, Kanawaga í Japan; University of Durham í Bretlandi), D. Asmus (MPIfR), R. Antonucci (UCSB), L. Burtscher (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching í Þýskalandi), W. J. Duschl (Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel í Þýskalandi) og G. Weigelt (MPIfR).
ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1327.University of Iceland
Reykjavik, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: [email protected]