science >> Wetenschap >  >> Astronomie

De structuur van een actieve galactische kern

Een Hubble-opname van het superlichtgevende sterrenstelsel Arp220. Astronomen hebben structuren gemeten die slechts honderden lichtjaren groot zijn rond de twee superzware zwarte gaten in het nucleaire gebied, evenals bewijs voor een uitstroom. Krediet:NASA, ESA, het Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration en A. Evans (Universiteit van Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University

De kernen van de meeste sterrenstelsels herbergen superzware zwarte gaten die miljoenen tot miljarden zonnemassa's aan materiaal bevatten. De directe omgeving van deze zwarte gaten omvat typisch een tori van stof en gas en, als materiaal naar het zwarte gat valt, het gas straalt overvloedig op alle golflengten. Hoewel de modellen voor deze actieve galactische kernen (AGN) redelijk goed werken, het is moeilijk om direct bewijs te verkrijgen van de innerlijke structuren van AGN omdat ze zo ver weg zijn en hun afmetingen slechts tientallen tot honderden lichtjaren bedragen.

CfA-astronoom David Wilner en zijn collega's gebruikten de ALMA millimetertelescoopfaciliteit om de dichtstbijzijnde AGN te bestuderen, Arp 220, waarvan men denkt dat het bijzonder actief is na onlangs een fusie met een ander sterrenstelsel te hebben ondergaan. De twee fuserende kernen zijn ongeveer 1200 lichtjaar van elkaar verwijderd, en elk heeft een roterende schijf van moleculair gas op een schaal van een paar honderd lichtjaar. Krachtige stervorming is duidelijk in de regio, evenals ten minste één moleculaire uitstroom die wordt afgeleid uit de grote waargenomen snelheden. Maar er zijn tal van onopgeloste structurele problemen met betrekking tot deze binnenregio's, inclusief hoe gas stroomt naar, van, en tussen de twee fuserende kernen en precies welke subregio's verantwoordelijk zijn voor de dominante lichtbronnen. De astronomen gebruikten deze millimeterwaarnemingen met hoge resolutie om deze vragen aan te pakken, omdat dik stof, die een groot deel van het zicht op kortere golflengten blokkeert, is relatief transparant in deze banden.

De wetenschappers zijn in staat om de continuüm-emissiestructuur van de twee afzonderlijke kernen op te lossen in zijn stof- en hete gascomponenten. Ze melden dat elke kern twee concentrische componenten heeft, de grotere worden waarschijnlijk geassocieerd met starburst-schijven die op de een of andere manier worden geactiveerd door de zwarte gaten; de kleinere, ongeveer 60 lichtjaar groot, dragen maar liefst 50% bij aan de submillimeterhelderheid, bijna het dubbele van de eerdere schattingen. In feite heeft één van de kernen alleen al een helderheid van ongeveer drie biljoen zonnen, groter dan de gehele emissie van andere AGN, om nog maar te zwijgen van het relatief kleine volume dat het produceert. De kernen in Arp220 lijken ook een derde, uitgebreide lineaire functie die de uitstroom zou kunnen vertegenwoordigen die eerder alleen in de spectroscopische (snelheid) gegevens werd gezien.