Zwarte gaten kunnen duizend keer meer materie uitstoten dan ze vastleggen. Het mechanisme dat zowel het uitwerpen als het vastleggen regelt, is de accretieschijf, een enorme massa gas en stof die met extreem hoge snelheden rond het zwarte gat draait. De schijf is heet en zendt zowel licht als andere vormen van elektromagnetische straling uit. Een deel van de om de aarde draaiende materie wordt naar het centrum getrokken en verdwijnt achter de waarnemingshorizon, de drempel waarboven noch materie noch licht kan ontsnappen. Een ander, veel groter, deel wordt verder naar buiten gedrukt door de druk van de straling die door de schijf zelf wordt uitgezonden.

Men denkt dat elk sterrenstelsel een superzwaar zwart gat in het centrum heeft, maar niet alle sterrenstelsels hebben of nog hebben, accretieschijven. Degenen die dat wel doen, staan ​​bekend als actieve sterrenstelsels, vanwege hun actieve galactische kernen. Het traditionele model poneert twee fasen in de materie die zich ophoopt in het centrale gebied van een actief sterrenstelsel:een snelle uitstroom van geïoniseerd gas van materie die wordt uitgestoten door de kern, en langzamere moleculen die in de kern kunnen stromen.

Een nieuw model dat de twee fasen in één scenario integreert, is nu voorgesteld door Daniel May, een postdoctoraal onderzoeker aan het Instituut voor Astronomie van de Universiteit van São Paulo, Geofysica en Atmosferische Wetenschappen (IAG-USP) in Brazilië. "We ontdekten dat de moleculaire fase, die een totaal andere dynamiek lijkt te hebben dan de geïoniseerde fase, maakt ook deel uit van de uitstroom. Dit betekent dat er veel meer materie uit het centrum wordt weggeblazen, en de actieve galactische kern speelt een veel belangrijkere rol in de structurering van de melkweg als geheel, " vertelde May aan Agência FAPESP.

Een artikel over de studie van May en medewerkers is gepubliceerd in het tijdschrift Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society . De studie werd ondersteund door FAPESP via een doctoraatsbeurs en een postdoctorale beurs toegekend aan May. João Steiner, Full Professor bij IAG-USP en co-auteur van het artikel, begeleidde May's Ph.D. en postdoc-onderzoek.

May identificeerde het patroon op basis van een studie van twee actieve sterrenstelsels:NGC 1068, die hij in 2017 onderzocht, en NGC 4151, die hij in 2020 onderzocht. NGC staat voor New General Catalogue of Nebulae and Clusters of Stars, opgericht in de late negentiende eeuw.

"Met behulp van een zeer nauwgezette methode voor beeldbehandeling, we identificeerden hetzelfde patroon in twee heel verschillende sterrenstelsels. De meeste astronomen zijn tegenwoordig geïnteresseerd in het bestuderen van zeer grote datasets. Onze aanpak was het tegenovergestelde. We onderzochten de individuele kenmerken van deze twee objecten op een bijna ambachtelijke manier, ' zei May.

"Onze studie suggereert dat aanvankelijk een wolk van moleculair gas in het centrale gebied van de melkweg instort en zijn kern activeert, vormen de accretieschijf. De fotonen die door de schijf worden uitgezonden, die temperaturen bereikt in de orde van een miljoen graden, duw het meeste gas een heel eind naar buiten, terwijl een kleiner deel van het gas door de schijf wordt geabsorbeerd en uiteindelijk in het zwarte gat duikt. Terwijl de wolk in de schijf wordt gezogen, twee verschillende fasen krijgen vorm:de ene wordt geïoniseerd door blootstelling aan de schijf, en de andere is moleculair en wordt overschaduwd door zijn straling. We ontdekten dat het moleculaire deel volledig verbonden is met het geïoniseerde deel, wat bekend staat als de uitstroom. We konden de twee fasen van het gas met elkaar in verband brengen, voorheen als verbroken beschouwd, en passen hun morfologieën in een enkel scenario."

Het geïoniseerde gas is afkomstig van fragmentatie van dit moleculaire gas, Mei uitgelegd. Terwijl het fragmenteert, het wordt verder naar buiten geduwd in een uitdijende hete bel die een straal van wel 300 lichtjaar kan hebben. Ter vergelijking, het is de moeite waard eraan te herinneren dat dit bijna 70 keer de afstand van de aarde tot Proxima Centauri is, de dichtstbijzijnde ster bij het zonnestelsel.

"Als we de centrale gebieden van deze twee sterrenstelsels observeren, we zien deze enorme luchtbel in profiel, afgebakend door zijn muren van moleculen, "Zei May. "We zien de muren versplinteren en het geïoniseerde gas wordt verdreven. De accretieschijf verschijnt als een extreem lichtpuntje. Alle informatie die ons ervan bereikt, komt overeen met een pixel, dus we hebben niet genoeg resolutie om de mogelijke onderdelen te onderscheiden. Het zwarte gat is alleen bekend door zijn effecten."

In het oude heelal was er veel meer gas beschikbaar, dus het effect van een proces zoals door hem beschreven was intenser, Mei uitgelegd. Wat hij observeerde in relatief nabije sterrenstelsels zoals NGC 1068 en NGC 4151 is een milde vorm van het proces dat plaatsvond in verder weg gelegen sterrenstelsels, waarvan de actieve kernen in het verre verleden nu worden gedetecteerd als quasars.