science >> Wetenschap >  >> Astronomie

de geometrie van accretieschijven voor nucleaire zwarte gaten

Een Hubble-opname van het sterrenstelsel Circinus met zijn actieve galactische kern (AGN). Astronomen hebben de grootte van de aangroeiende gebieden rond de superzware zwarte gaten in vier verre AGN's gemeten met behulp van technieken voor het in kaart brengen van nagalm. Krediet:NASA, Andrew S. Wilson U. Maryland; Patrick L. Shopbell CIT; Chris Simpson-Subaru; Thaisa Storchi-Bergmann en FKB Barbosa, UFRGS, Brazilië; en Martin J. Ward, U. Leicester

Superzware zwarte gaten met miljoenen of zelfs miljarden zonnemassa's aan materiaal worden gevonden in de kernen van de meeste sterrenstelsels, inclusief onze Melkweg. Een torus van stof en gas draait om het zwarte gat (althans volgens de meeste theorieën) en straalt in ultraviolet licht uit wanneer materiaal dat naar het zwarte gat valt, de schijf tot miljoenen graden verwarmt. Het accretieproces kan ook de uitwerping van stralen van snel bewegende geladen deeltjes mogelijk maken. Dergelijke actief aangroeiende superzware zwarte gaten in sterrenstelsels worden actieve galactische kernen (AGN) genoemd.

Astronomen die de fysieke processen in een van deze enorme dynamo's modelleren, beginnen met de gasbewegingen en geometrie van de regio. De gasbewegingen kunnen rechtstreeks worden gemeten vanaf emissielijnen in het gas, typisch optische lijnen van waterstof die worden geëxciteerd door de uv-straling. Wat betreft geometrie, eenvoudige berekeningen schatten dat de straal van het lijnemitterende gas enkele duizenden astronomische eenheden zou moeten zijn (één AU is de gemiddelde afstand van de aarde tot de zon). Omdat de meeste AGN's te ver weg zijn om zulke kleine afmetingen te kunnen meten, astronomen zijn gaan vertrouwen op de techniek van 'nagalmkartering'. Straling van de accretieschijf is zeer variabel. Aangezien het tijd kost voor de uv om van de accretieschijf bij het zwarte gat naar het lijn-emitterende gas te reizen, er is een vertraging tussen een gebeurtenis die wordt gezien in het continuüm en vervolgens in de waterstoflijnen

CfA-astronoom Anna Pancoast en een team van haar collega's analyseerden de nagalmkaartgegevens van vier AGN's om hun geometrieën te bestuderen en, vooral, het volume heet gas dat bekend staat om zijn snelle bewegingen, het zogenaamde brede lijngebied omdat de spectraallijnen een breedte hebben die overeenkomt met maar liefst drieduizend kilometer per seconde. De wetenschappers vinden de geometrie van dit gas, althans in deze vier AGN, wordt goed beschreven als afkomstig van dikke schijven die bijna face-on worden gezien, met mediane stralen van ongeveer 1600 AU tot 4000 AU, en elk met een zwart gat waarvan de massa ongeveer zeventig miljoen zonsmassa's is (met een geschatte precisie voor elk van ongeveer 50%). Het nieuwe werk was succesvol in het modelleren van de waarnemingen en verdubbelt bijna de grootte van het AGN-monster dat met deze techniek is gemodelleerd. De steekproef is nog klein, echter, en er worden nog meer waarnemingen gepland.