science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Variabele emissie van het superzware zwarte gat van de Melkweg

Een schematische afbeelding van een accretiestadium rond het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg. Materiaal stroomt in een bolvormig gebied rond het zwarte gat met een magnetisch veld; daaropvolgende compressie en expansie van het hete gas produceert de infrarood- en submillimeter-emissie, terwijl verstrooiing de röntgenstraling produceert. Een nieuw artikel onderzoekt een uitgebreide set van multigolflengte, multi-epoch data en presenteert een relatief eenvoudig fysiek model dat de meeste variabele kenmerken kan verklaren. Krediet:Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

In het centrum van onze Melkweg ligt een superzwaar zwart gat (SMBH) genaamd Sagittarius A* (SgrA*). Superzware zwarte gaten bevinden zich in de centra van de meeste sterrenstelsels, en wanneer ze actief gas en stof verzamelen op hun omringende hete schijven en omgevingen, ze stralen over het elektromagnetische spectrum. De massa van SgrA* is ongeveer 4 miljoen zonsmassa's, veel kleiner dan de miljarden SMBH's van de zon die in sommige sterrenstelsels worden gezien. Echter, het is relatief dichtbij, slechts ongeveer 25, 000 lichtjaar afstand, en deze nabijheid biedt astronomen unieke mogelijkheden om de eigenschappen van SMBH's te onderzoeken.

Sag A* wordt sinds de ontdekking ervan in de jaren vijftig op radiogolflengten gemonitord. Variabiliteit werd voor het eerst gemeld in de radio in 1984, en daaropvolgend infrarood, submillimeter, en röntgenwaarnemingen bevestigden de variabiliteit en vonden dat deze vaak opflakkert. Monitoringprogramma's hebben geconcludeerd dat Sgr A* gemiddeld in zeer lage mate materiaal aangroeit, slechts een paar honderdsten van een aardmassa per jaar. De fascinatie voor de variabiliteit van SgrA* heeft een praktische diagnostische reden, ook:Veranderingen in emissie zijn een maat voor de afmetingen van de regio, ingesteld tegen de tijd dat het licht eroverheen reist. Er zijn fakkels gemeten die in minder dan 47 seconden in sterkte verdubbelden, bijvoorbeeld, een tijd die overeenkomt met een afstand die ongeveer zo klein is als de fundamentele gebeurtenishorizon van dit zwarte gat (licht kan niet ontsnappen van binnen deze grens). Deze conclusies zijn in overeenstemming met de grootte-inferenties die zijn gemaakt met radio- en nabij-infraroodinterferometrie.

CfA-astronomen Steve Willner, Giovanni Fazio, Mark Gurwell, Joe Hora, en Howard Smith hebben de infraroodvariabiliteit van SgrA* bestudeerd met de IRAC-camera op Spitzer, gecombineerd met gelijktijdige röntgen- en submillimetervariabiliteit met Chandra en de Submillimeter Array. Ze werkten onlangs samen met collega's om een ​​uitgebreide set röntgenfoto's te analyseren en te modelleren. bijna infrarood, en submillimeterobservaties door meerdere groepen gedurende meerdere decennia.

De statistische modellering onderzoekt de relatieve timing van flare-gebeurtenissen en de frequentie en duur van variabiliteit bij elk van de verschillende golflengten. De astronomen concluderen dat de variabele emissie waarschijnlijk voornamelijk voortkomt uit een gebied dat ongeveer twee keer zo groot is als de waarnemingshorizon, en dat dezelfde gerelateerde fysieke activiteit vaak de meerdere gebeurtenissen veroorzaakt die op verschillende golflengten worden waargenomen. De kwantitatieve modellen impliceren ook de aanwezigheid van een dicht plasma van elektronen samen met een bescheiden sterk magnetisch veld. Deze conclusies zijn de eerste die aantonen dat een eenvoudig fysiek model de meeste kenmerken van de variabiliteit van Sgr A* en de correlaties tussen de röntgenstraling, IR, en submillimeter emissie, maar er zijn nog veel puzzels, inclusief de oorsprong van de sterkste infraroodvlammen en de reden voor de lange tijdschaal van variabiliteit in de submillimeter.