science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Ruimtedraken:onderzoekers observeren energieverbruik in quasars

Als een uitgehongerde draak, het superzware zwarte gat in het centrum van quasar slokt materialen op met eindeloze eetlust. Deze materialen schitteren glimmend wanneer ze zich verzamelen in een accretieschijf voordat ze uiteindelijk naar beneden glijden in het zwarte gat. Buiten de accretieschijf, materialen worden vanuit alle richtingen naar het centrum gepompt om het zwarte gat te voeden. Deze materialen worden beschreven als instroom. Krediet:CUI Jie, Universiteit van Wetenschap en Technologie van China

Quasars zijn de helderste bakens van het universum; schijnt met magnitudes meer helderheid dan hele sterrenstelsels en de sterren die ze bevatten. In het midden van dit licht, in het hart van een quasar, onderzoekers denken, is een allesverslindend zwart gat.

Onderzoekers hebben voor het eerst de versnelde snelheid waargenomen waarmee acht quasars interstellaire brandstof verbruiken om hun zwarte gaten te voeden. Ze publiceerden hun resultaten op 4 september, Natuur .

"Als de meest lichtgevende vaste bakens in het universum, quasars worden verondersteld te worden aangedreven door een accretieschijf rond het centrale zwarte gat, " zei Hongyan Zhou, paper auteur en faculteitslid aan de Universiteit van Wetenschap en Technologie van China. Zhou is ook verbonden aan het SOA Key Laboratory for Polar Science in het Polar Research Institute of China.

Zhou vergeleek het zwarte gat met een uitgehongerde draak.

"Het superzware zwarte gat in het centrum van de quasar slokt een enorme hoeveelheid nabije materialen op, die schitteren en glanzen wanneer ze een accretieschijf vormen voordat ze uiteindelijk in het zwarte gat naar beneden glijden, " zei Zhou. "Buiten de accretieschijf, materialen worden continu door de zwaartekracht vanuit alle richtingen naar het centrum gepompt om het zwarte gat te voeden met een eindeloze eetlust."

Een accretieschijf is een spiraalvormige massa van materiaal gecentreerd rond een monumentale bron van zwaartekracht die interstellair materiaal consumeert - waarvan onderzoekers hebben getheoretiseerd dat het een zwart gat is. Net zoals water uit een badkuip stroomt, het materiaal draait veel sneller naarmate het dichter bij de afvoer komt.

"We denken dat dit paradigma van zwarte gaten in het centrum van quasars juist is, maar fundamentele vragen blijven onbeantwoord:wordt de accretieschijf gevoed met externe massa? Als, hoe?" zei Zhou.

Het interstellaire gas kan niet direct worden waargenomen, omdat zijn stralingssignatuur wordt overweldigd door de helderheid van de accretieschijf. In plaats daarvan, onderzoekers controleren op gas dat in de accretieschijf valt en door hun gezichtslijn kan gaan. Het gas maakt een soort eclips tussen de aarde en de accretieschijf, gietlijnen op het stralingsspectrum van de schijf.

De onderzoekers gebruikten het Doppler-effect om deze lijnen te meten en de snelheid te observeren van het gas dat in de schijf stroomt, richting het zwarte gat. Een klassiek voorbeeld van een Doppler-effect is hoe de toonhoogte van een politiesirene daalt zodra deze voorbij is. Astronomen noemen deze passerende toonhoogte de "roodverschuiving" wanneer ze meten hoe snel gassen naar een object weg van de aarde bewegen.

Zhou en zijn team maten snelheden van 5, 000 kilometer per seconde. Ter vergelijking, een passagiersvliegtuig reist met minder dan duizend kilometer per uur.

"Zo'n hoge snelheid kan alleen worden versneld door de sterke zwaartekracht van het centrale zwarte gat, "Zei Zhou. "Het is vergelijkbaar met hoe, in een meteorenregen, hoe dichter de meteoren bij de grond komen, hoe sneller ze vallen."

In de quasars observeerde Zhou, de accretieschijven werden voorzien van snel vallende externe massa uit de omringende ruimte. De schijven zelf creëren vervolgens instromen naar het zwarte gat.

Volgende, Zhou en zijn team zijn van plan om precies te onderzoeken hoe deze quasar-"draken" de externe massa organiseren en differentiëren, van accretieschijven tot brandstofinstroom. Volgens Zhou, opheldering van dit proces zou het begrip van de vorming van quasars beter kunnen informeren, hoe lang ze duren en wanneer en hoe ze eindigen.