science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Intense flits van zwart gat in de Melkweg verlicht gas ver buiten ons melkwegstelsel

Een enorme uitbarsting uit de buurt van het centrale zwarte gat van de Melkweg stuurde kegels van blaarvorming van ultraviolette straling boven en onder het vlak van de melkweg en diep de ruimte in. De stralingskegel die uit de zuidpool van de Melkweg schoot, verlichtte een enorme lintachtige gasstructuur die de Magelhaense Stroom wordt genoemd. Deze enorme gastrein volgt de twee prominente satellietstelsels van de Melkweg:de Grote Magelhaense Wolk (LMC), en zijn metgezel, de Kleine Magelhaense Wolk (SMC). De astronomen bestudeerden zichtlijnen naar quasars ver achter de Magelhaense Stroom en achter een ander kenmerk, de leidende arm, een gescheurde en versnipperde gasvormige "arm" die voorafgaat aan de LMC en SMC in hun baan rond de Melkweg. In tegenstelling tot de Magelhaense Stroom, de Leading Arm vertoonde geen tekenen van verlichting door de fakkel. Dezelfde gebeurtenis die de stralingsuitbarsting veroorzaakte, "boerde" ook heet plasma dat nu in ballonvormige lobben rond de 30 torent, 000 lichtjaar boven en onder het vlak van onze melkweg. Deze bubbels, alleen zichtbaar in gammastralen en met een gewicht van het equivalent van miljoenen zonnen, worden de Fermi Bubbles genoemd. Men dacht dat de Fermi-bellen en de Magelhaense stroom gescheiden waren en niet aan elkaar gerelateerd waren, maar nu lijkt het erop dat dezelfde krachtige flits van het centrale zwarte gat van onze melkweg in beide een belangrijke rol heeft gespeeld. Krediet:NASA, ESA, en L. Hustak (STScI)

Ongeveer 3,5 miljoen jaar geleden, het superzware zwarte gat in het centrum van ons Melkwegstelsel ontketende een enorme uitbarsting van energie. Onze primitieve voorouders, al te voet op de Afrikaanse vlakten, zou waarschijnlijk getuige zijn geweest van deze gloed als een spookachtige gloed hoog boven ons hoofd in het sterrenbeeld Boogschutter. Het zou kunnen hebben volgehouden voor 1 miljoen jaar.

Nutsvoorzieningen, eeuwen later, astronomen gebruiken de unieke mogelijkheden van NASA's Hubble-ruimtetelescoop om nog meer aanwijzingen te vinden over deze catastrofale explosie. Kijkend naar de verre buitenwijken van onze melkweg, ze ontdekten dat de schijnwerper van het zwarte gat zo ver de ruimte in reikte dat het een enorme gastrein verlichtte die de twee prominente satellietstelsels van de Melkweg volgde:de Grote Magelhaense Wolk (LMC), en zijn metgezel, de Kleine Magelhaense Wolk (SMC).

De uitbarsting van het zwarte gat werd waarschijnlijk veroorzaakt door een grote waterstofwolk tot 100, 000 keer de massa van de zon valt op de schijf van materiaal dat rond het centrale zwarte gat wervelt. De resulterende uitbarsting stuurde kegels van verschroeiende ultraviolette straling boven en onder het vlak van de melkweg en diep de ruimte in.

De stralingskegel die uit de zuidpool van de Melkweg schoot, verlichtte een enorme lintachtige gasstructuur die de Magelhaense Stroom wordt genoemd. De flits verlichtte een deel van de stroom, ioniseren van zijn waterstof (genoeg om 100 miljoen zonnen te maken) door atomen van hun elektronen te ontdoen.

"De flits was zo krachtig dat hij de stroom verlichtte als een kerstboom - het was een catastrofale gebeurtenis!" zei hoofdonderzoeker Andrew Fox van het Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland. "Dit laat ons zien dat verschillende regio's van de melkweg met elkaar verbonden zijn - wat er in het galactische centrum gebeurt, maakt een verschil met wat er in de Magelhaense Stroom gebeurt. We leren over hoe het zwarte gat de melkweg en zijn omgeving beïnvloedt."

Het team van Fox gebruikte Hubble's ultraviolette capaciteiten om de stroom te onderzoeken met behulp van achtergrondquasars - de heldere kernen van verre, actieve sterrenstelsels - als lichtbronnen. Hubble's Cosmic Origins Spectrograph kan de vingerafdrukken van geïoniseerde atomen in het ultraviolette licht van de quasars zien. De astronomen bestudeerden zichtlijnen tot 21 quasars ver achter de Magelhaense Stroom en 10 achter een ander kenmerk genaamd de Leading Arm, een gescheurde en versnipperde gasvormige "arm" die voorafgaat aan de LMC en SMC in hun baan rond de Melkweg.

"Als het licht van de quasar door het gas gaat waarin we geïnteresseerd zijn, een deel van het licht op specifieke golflengten wordt geabsorbeerd door de atomen in de wolk, " zei Elaine Frazer van STScI, die de zichtlijnen analyseerde en nieuwe trends in de data ontdekte. "Als we kijken naar het quasar-lichtspectrum bij specifieke golflengten, we zien bewijs van lichtabsorptie dat we niet zouden zien als het licht niet door de wolk was gegaan. Van dit, we kunnen conclusies trekken over het gas zelf."

Het team vond bewijs dat de ionen in de Magelhaense Stroom waren gecreëerd door een energetische flits. De uitbarsting was zo krachtig dat het de stroom verlichtte, ook al is deze structuur ongeveer 200, 000 lichtjaar van het galactische centrum.

In tegenstelling tot de Magelhaense Stroom, de Leading Arm vertoonde geen tekenen van verlichting door de fakkel. Dat is logisch, omdat de leidende arm niet precies onder de galactische zuidpool zit, dus het werd niet overladen met de straling van de burst.

Dezelfde gebeurtenis die de stralingsvlam veroorzaakte, "boerde" ook heet plasma dat nu ongeveer 30 torent, 000 lichtjaar boven en onder het vlak van onze melkweg. Deze onzichtbare bubbels, met een gewicht van het equivalent van miljoenen zonnen, worden de Fermi Bubbles genoemd. Hun energieke gammastraling werd in 2010 ontdekt door NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope. in 2015, Fox gebruikte Hubble's ultraviolet spectroscopie om de uitzettingssnelheid en samenstelling van de ballonkwabben te meten.

Nu slaagde zijn team erin om Hubble's bereik buiten de bubbels te rekken. "We hebben altijd gedacht dat de Fermi Bubbles en de Magelhaense Stroom gescheiden waren en niets met elkaar te maken hadden en hun eigen dingen deden in verschillende delen van de halo van de melkweg, "zei Fox. "Nu zien we dat dezelfde krachtige flits van het centrale zwarte gat van onze melkweg in beide een belangrijke rol heeft gespeeld."

Dit onderzoek was alleen mogelijk dankzij Hubble's unieke ultraviolette vermogen. Vanwege de filtereffecten van de atmosfeer van de aarde, ultraviolet licht kan niet vanaf de grond worden bestudeerd. "Het is een zeer rijk gebied van het elektromagnetische spectrum - er zijn veel kenmerken die kunnen worden gemeten in het ultraviolet, " legde Fox uit. "Als je optisch en infrarood werkt, je kunt ze niet zien. Daarom moeten we naar de ruimte om dit te doen. Voor dit soort werk is Hubble is het enige spel in de stad."

De bevindingen, te publiceren in de Astrofysisch tijdschrift , zal worden gepresenteerd tijdens een persconferentie op 2 juni tijdens de 236e bijeenkomst van de American Astronomical Society, die dit jaar virtueel zal plaatsvinden.