Das Hubble-Video zeigt eine Stoßkollision innerhalb des Schwarzlochstrahls

Das Hubble-Video zeigt eine Stoßkollision innerhalb des Schwarzlochstrahls
Anonim

von Rob Garner, Goddard Space Flight Center der NASA

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Wenn Sie mit mehr als 98 Prozent der Lichtgeschwindigkeit durch den Weltraum jagen, benötigen Sie möglicherweise eine Fahrerversicherung. Astronomen haben zum ersten Mal eine Heckkollision zwischen zwei Hochgeschwindigkeitsknoten ausgestoßener Materie entdeckt. Diese Entdeckung wurde gemacht, als ein Zeitraffer-Film eines Plasmastrahls zusammengesetzt wurde, der von einem supermassiven Schwarzen Loch in einer Galaxie in 260 Millionen Lichtjahren Entfernung von der Erde ausgestrahlt wurde.

Das Ergebnis bietet neue Einblicke in das Verhalten von "Lichtschwert-ähnlichen" Jets, die so erregt sind, dass sie mit einer Geschwindigkeit, die ein Vielfaches der Lichtgeschwindigkeit beträgt, aus dem Schwarzen Loch herauszuzoomen scheinen. Diese "superluminale" Bewegung ist eine optische Täuschung, da sie sehr nah an unsere Sichtlinie gerichtet ist und sehr hohe Geschwindigkeiten aufweist.

Solche extragalaktischen Jets sind nicht gut verstanden. Sie scheinen energetisches Plasma in einem begrenzten Strahl aus dem aktiven Kern der Wirtsgalaxie zu transportieren. Die neue Analyse legt nahe, dass Stöße, die durch Kollisionen im Strahl erzeugt werden, die Partikel weiter beschleunigen und die Bereiche des kollidierenden Materials aufhellen.

Das Video des Jets wurde mit zwei Jahrzehnten NASA Hubble Space Telescope-Bildern der elliptischen Galaxie NGC 3862, der sechsthellsten Galaxie und einer der wenigen aktiven Galaxien mit im sichtbaren Licht sichtbaren Jets zusammengestellt. Der Jet wurde 1992 von Hubble in optischem Licht entdeckt. NGC 3862 befindet sich in einem reichen Galaxienhaufen namens Abell 1367 im Sternbild Löwe.

Der Jet aus NGC 3862 hat eine Perlenkette aus leuchtenden Stoffknoten. Eileen Meyer vom Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, nutzte Hubbles scharfe Auflösung und langfristige optische Stabilität und erstellte ein Video aus Archivdaten, um die Jetbewegungen besser zu verstehen. Meyer war überrascht zu sehen, dass ein schneller Knoten mit einer scheinbaren Geschwindigkeit von siebenmal der Lichtgeschwindigkeit das Ende eines langsameren, aber immer noch superluminalen Knotens entlang der Schnur einholte.

Die resultierende "Stoßkollision" führte zu einer deutlichen Aufhellung der Verschmelzungsflecken.

"So etwas hat man noch nie in einem extragalaktischen Jet gesehen", sagte Meyer. Wenn die Knoten weiter verschmelzen, werden sie sich in den kommenden Jahrzehnten weiter aufhellen. "Dies wird uns eine sehr seltene Gelegenheit bieten zu sehen, wie die Energie der Kollision in Strahlung umgewandelt wird."

Es ist nicht ungewöhnlich, Materialknoten in Jets zu sehen, die von schwerkraftmäßig kompakten Objekten ausgestoßen werden, aber es ist selten, dass Bewegungen mit optischen Teleskopen beobachtet wurden, und zwar so weit weg vom Schwarzen Loch, Tausende von Lichtjahren entfernt. Neben Schwarzen Löchern werfen neu gebildete Sterne eng kollimierte Gasströme mit knotiger Struktur aus. Eine Theorie besagt, dass Material, das auf das zentrale Objekt fällt, überhitzt und entlang der Rotationsachse des Objekts ausgestoßen wird. Starke Magnetfelder zwingen das Material zu einem engen Strahl. Wenn der Fluss des einfallenden Materials nicht gleichmäßig ist, werden Blobs wie eine Reihe von Kanonenkugeln ausgestoßen und nicht wie ein stetiger schlauchartiger Fluss.

Unabhängig vom Mechanismus wird der sich schnell bewegende Knoten seinen Weg in den intergalaktischen Raum finden. Ein Knoten, der später hinter dem ersten gestartet wird, hat möglicherweise weniger Widerstand vom ausgeschaufelten interstellaren Medium und holt den früheren Knoten ein, wodurch er bei einer Stoßkollision wieder endet.

Nach der Kollision, die sich in den nächsten Jahrzehnten abspielen wird, markiert diese Entdeckung nur den zweiten Fall einer Superluminalbewegung, gemessen in Hunderten bis Tausenden von Lichtjahren ab dem Schwarzen Loch, in dem der Jet gestartet wurde. Dies deutet darauf hin, dass die Jets selbst auf Entfernungen, die mit der Größe der Wirtsgalaxie konkurrieren, immer noch sehr, sehr nahe an der Lichtgeschwindigkeit sind. Diese Messungen können Aufschluss darüber geben, wie viel Energie Jets in ihre Wirtsgalaxie und darüber hinaus abgeben. Dies ist wichtig, um zu verstehen, wie sich Galaxien entwickeln, wenn das Universum altert.

Meyer macht derzeit ein Hubble-Image-Video von zwei weiteren Jets im nahe gelegenen Universum, um nach ähnlichen schnellen Bewegungen zu suchen. Sie merkt an, dass diese Art von Studien nur aufgrund der langen Lebensdauer von Hubble möglich sind, die einige dieser Jets seit über 20 Jahren untersucht.

Extragalaktische Strahlen wurden in vielen aktiven Galaxien, die von zentralen Schwarzen Löchern gespeist werden, bei Röntgen- und Radiowellenlängen nachgewiesen, aber nur wenige wurden im optischen Licht gesehen. Astronomen verstehen noch nicht, warum manche Jets im sichtbaren Licht gesehen werden und andere nicht.

Meyers Ergebnisse werden in der Zeitschrift Nature vom 28. Mai veröffentlicht.