science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Ontdekking van een stervend superzwaar zwart gat via een 3000 jaar lange lichtecho

Het radiobandcomposietbeeld van Arp 187 verkregen door VLA- en ALMA-telescopen (blauw:VLA 4,86 ​​GHz, groen:VLA 8,44 GHz, rood:ALMA 133 GHz). De afbeelding toont duidelijke bimodale jetlobben, maar de centrale kern (midden van het beeld) is donker/niet-detectie. Bron:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Ichikawa et al.

Superzware zwarte gaten (SMBH) bezetten het centrum van sterrenstelsels, met massa's variërend van een miljoen tot 10 miljard zonsmassa's. Sommige SMBH's bevinden zich in een heldere fase die actieve galactische kernen (AGN) worden genoemd.

AGN's zullen uiteindelijk doorbranden omdat er een maximale massalimiet is voor SMBH's; wetenschappers hebben lang nagedacht over wanneer dat zal zijn.

Tohoku University's Kohei Ichikawa en zijn onderzoeksgroep hebben mogelijk per ongeluk een AGN ontdekt tegen het einde van zijn levensduur na het opvangen van een AGN-signaal van het Arp 187-sterrenstelsel.

Door de radiobeelden in de melkweg te observeren met behulp van twee astronomische observatoria - de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en de Very Large Array (VLA) - vonden ze een jetlob, een kenmerkend teken van AGN.

Echter, ze merkten geen signaal van de kern, wat aangeeft dat de AGN-activiteit mogelijk al stil is.

Na verdere analyse van de gegevens met meerdere golflengten, ze vonden alle kleinschalige AGN-indicatoren stil, terwijl de grootschalige waren helder. Dit komt omdat de AGN onlangs is uitgeblust in de afgelopen 3, 000 jaar.

Zodra een AGN sterft, kleinere AGN-kenmerken worden vaag omdat ook andere fotonenvoorraden worden stopgezet. Maar het grootschalige geïoniseerde gasgebied is nog steeds zichtbaar, aangezien het ongeveer 3000 jaar duurt voordat fotonen aan de rand van het gebied arriveren. Het observeren van AGN-activiteit in het verleden staat bekend als echo van licht.

Een röntgenfoto (8-24 keV) van Arp 187 verkregen door NASA NuSTAR röntgensatelliet. De zwarte cirkel toont de locatie van Arp 187, met een niet-detectie. Krediet:Ichikawa et al.

"We gebruikten de NASA NuSTAR röntgensatelliet, het beste hulpmiddel om de huidige AGN-activiteit te observeren, "zei Ichikawa. "Het maakt niet-detectie mogelijk, dus we konden ontdekken dat de kern volledig dood is."

De bevindingen geven aan dat AGN-uitschakeling plaatsvindt binnen een tijdschaal van 3000 jaar, en de kern wordt de afgelopen 3000 jaar meer dan 1000 keer zwakker.

Het observationele verschil tussen een standaard AGN (links) en een stervende AGN (rechts) ontdekt door deze studie. In de stervende AGN, de kern is erg zwak in alle golflengtebanden omdat de AGN-activiteit al dood is, terwijl het uitgebreide geïoniseerde gebied nog ~3000 lichtjaar zichtbaar is, aangezien het ~3000 jaar duurt voordat het licht het uitgebreide gebied doorkruist. Krediet:Ichikawa et al.

Ichikawa, die co-auteur was van een paper voor de 238 Meeting of the American Astronomical Society, zegt dat ze in de toekomst zullen doorgaan met het onderzoeken van stervende AGN's. "We zullen zoeken naar meer stervende AGN met behulp van een vergelijkbare methode als deze studie. We zullen ook vervolgwaarnemingen met hoge ruimtelijke resolutie verkrijgen om de in- en uitstroom van gas te onderzoeken, die zou kunnen verduidelijken hoe de stopzetting van de AGN-activiteit heeft plaatsgevonden.