ALMA-teleskopet har fångat de första bilderna någonsin av ett svart håls ackretionsskiva - en "munk" av uppvärmd gas och materia som kretsar kring det och som det gradvis absorberar, enligt en artikel publicerad i Astrophysical Journal Letters.
”När vi förklarar kvasars olika funktioner har vi länge trott att aktiva supermassiva svarta hål omges av en munkliknande struktur av gas och damm. Vi kunde inte se henne, eftersom hon är väldigt liten. Det var bara tack vare ALMA: s ultrahöga upplösning att vi kunde förverkliga denna dröm och bekräfta att en sådan struktur finns, säger Mastoshi Imanishi från det japanska nationella astronomiska observatoriet i Tokyo.
Rymd donuts och bagels
Supermassiva svarta hål finns i mitten av nästan varje galax. Till skillnad från svarta hål, som visas när stjärnor kollapsar, är deras massa flera miljoner gånger solens. De absorberar med jämna mellanrum stjärnor, andra himmelkroppar och gas och matar ut en del av det fångade ämnet i form av strålar - strålar av uppvärmd plasma som rör sig i nära ljushastighet.
Dessa utsläpp är enligt astronomer resultatet av att svarta hål inte kan absorbera ämnen i obegränsade mängder. Det finns en viss gräns, som astrofysiker kallar Eddington-gränsen: när den nås börjar ämnet att samlas i närheten av det svarta hålet i form av en het "munk" - en åtskillnadsskiva, där partiklar gnider mot varandra, värms upp till ultrahöga temperaturer och kastas ut i rymden.
Inte alla svarta hål beter sig på detta sätt, förklarar Imanishi. Till exempel, objektet Sgr A * i mitten av vår galax kännetecknas av en blygsam disposition och aptit, det har inga strålar och en ackretionsskiva. Frågan om hur ackretionsskivan bildas och varför vissa svarta hål kraftigt tappar sin aptit eller, omvänt, förvärvar den, har blivit en av huvudfrågorna inom astronomi.
Japanska astrofysiker tog det första steget mot att lösa detta mysterium genom att observera spiralgalaxen M77 i konstellationen Cetus (en av de närmaste grannarna till Vintergatan) med mikrovågsteleskopet ALMA på den höga platån Chahnantor i Chile.
Kampanjvideo:
Black hole lunch
Skivan för denna galax vänds i vår riktning "inför", som gör det möjligt för astronomer att följa det som händer i dess centrum, där är ett av de mest aktiva och ljusaste supermassiva svarta hålen i omedelbar närhet av Vintergatan.
För att söka efter en "munk" i centrum, gick forskare från Japan för ett trick: de observerade två typer av molekyler som kan finnas i närheten av ett svart hål, men uppträder annorlunda under olika förhållanden. Till exempel finns kolmonoxidmolekyler, som ALMA kan skilja bra, i nästan alla hörn av galaxer och kan avge mikrovågor under nästan alla förhållanden.
Å andra sidan blir ämnen som hydrocyansyra eller några aldehyder (de enklaste föreningarna av syre, väte och kol) bara synliga för ALMA-antenner när de befinner sig i särskilt täta gasmoln. Åtkomstskivan, förklarar astronomer, borde vara mycket tätare än de omgivande klusterna av materia och kan detekteras genom att observera överskottet av dessa två föreningar.
Idén lönade sig - japanska astrofysiker lyckades få de första detaljerade fotografierna av "donut" på tillträdesskivan och avslöjade oväntat några av dess egenskaper. Till exempel visade det sig att den har en långsträckt och ojämn form - vilket tyder på att dess rotation styrs av slumpmässiga processer och inte bara attraktionen hos "ägaren" till galaxens centrum.
Astronomer hoppas att ytterligare observationer av M77 kommer att hjälpa till att förstå exakt hur dess "munk" tog en så ovanlig form och varför det svarta hålet i mitten av Vintergatan inte har en sådan.
