science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Chandra-detectie van een circumnucleaire torus

Een afbeelding in valse kleuren van het centrale gebied van het actieve sterrenstelsel NGC 5643, zoals gezien met de ALMA-millimeterarray. De spiraalvormige schijf wordt gezien in het licht van moleculair gas in rood, en het uitstromende hete gas in blauworanje. De emissie toont een circumnucleaire schijf en torus in de kern. Astronomen hebben het Chandra X-ray Observatory gebruikt om de röntgenstraling vanuit het nucleaire gebied in beeld te brengen en, samen met ALMA-resultaten, bevestigen dat de structuur de circumnucleaire schijf en torus is. Krediet:ESO/A. Alonso-Herrero et al.; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

De meeste sterrenstelsels bevatten superzware zwarte gaten in hun kernen, elk met miljoenen of miljarden zonnemassa's aan materiaal. Er wordt gedacht dat er een torus van stof en gas rond de zwarte gaten is, en een aangroeiende schijf die erg heet wordt als er materiaal op valt, op zijn beurt verhitten de torus en omringend gas en stof. Zo'n actieve galactische kern (AGN) straalt over het hele spectrum, terwijl het stof vaak de binnenste gebieden aan het zicht onttrekt. Krachtige bipolaire stralen van geladen deeltjes worden vaak ook uitgeworpen. Straling van de torus kan direct worden gezien bij infrarode golflengten en, wanneer het de snel bewegende deeltjes verstrooit, bij röntgenenergieën.

Actieve galactische kernen (AGN) behoren tot de meest dramatische en interessante fenomenen in de extragalactische astronomie. Alle standaard AGN-modellen voorspellen de aanwezigheid van een torus en accretieschijf, maar de details van de regio waren moeilijk direct te bestuderen omdat men denkt dat de torus relatief klein is. slechts honderden lichtjaren groot. De ALMA millimeterreeks, echter, heeft onlangs detectie mogelijk gemaakt van nabijgelegen AGN-structuren in zowel continuüm- als moleculaire lijnemissie. NGC5643 is een face-on spiraalstelsel met een AGN en bipolaire jets. Vorig jaar ontdekte ALMA een langwerpige structuur in zijn kern met een diameter van ongeveer tachtig lichtjaar (met een diameter van ongeveer 200 lichtjaar in emissie door de koelere moleculaire gascomponent). Wetenschappers hadden voorgesteld dat de structuur de verwachte AGN-torus was en het verwante moleculaire materiaal dat verantwoordelijk is voor de verduistering van de AGN en de collimatie van de jets.

CfA-astronomen Pepi Fabbiano, Aneta Siemiginowska, en Martin Elvis en een collega hebben nu het Chandra X-ray Observatory gebruikt om de regio en zijn torus met röntgenstralen in beeld te brengen. Kijkend naar de energie van een heldere röntgenlijn van ijzer, het team vindt een structuur met een omvang van ongeveer 200 lichtjaar die vrij goed samenvalt met de moleculaire structuur. Het lijkt klonterig, en dat kenmerk, samen met zijn grootte en de geschatte dichtheid van de ALMA-waarnemingen, suggereren dat het de circumnucleaire schijf is. Dit is het eerste object waarvoor zowel Chandra als ALMA de kritische torus hebben geïdentificeerd; van extra belang is het feit dat de twee waarnemingen het bereik van röntgenstraling tot millimetergolflengten overspannen. Normaal gesproken bemonsteren deze zeer verschillende banden respectievelijk extreem heet of extreem koud materiaal dat uit zeer verschillende regio's komt, maar AGN zorgt voor een zeer complexe buurt.