Messier 77s supermassiva svarta hål döljer sig inuti sin egen "avgasutsläpp"

Galaxen Messier 77 är mycket som vår Milky Way. Båda är så kallade spiralgalaxer, vilket betyder att massiva grupper av stjärnor är ordnade i stora armar som sträcker sig som spiraler från mitten. Och i mitten av båda galaxerna är ett supermassivt svart hål en miljon eller till och med en miljard gånger mer massiv än solen.

Messier 77s centrum är det som är känt som en aktiv galaktisk kärna. Det betyder att accretionskivan - ackumuleringen av kallgas och andra ämnen runt det svarta hålet - är källan till mycket högre än förväntade utsläpp från hela det elektromagnetiska spektrat. Dessa AGN är mycket användbara för att leta efter allt mer avlägsna föremål i kosmos. Några av dessa AGN är dolda inuti tjocka, donutformade klumpar av gas som kallas torus. Det är faktiskt mycket möjligt att Allt AGN har en torus runt dem, men endast några är gömda i förhållande till vårt jordbundna perspektiv.

"Vi vet från olika observationer att vissa AGN är dolda av kallare dammskylar från vår syn på jorden", säger Jack Gallimore, en astrofysiker vid Bucknell University Omvänd. "Den sammanslagna modellen uppstod att alla AGN är omgivna av en dun av kall gas. Om munken ses från sidan ser vi en "Typ 2" eller dold, AGN. Om vår syn ser ner i hålet ser vi en "Typ 1" AGN, det vill säga vi ser tilläggsskivan direkt."

Dessa munkar av kall gas ger en naturlig kappa för supermassiva svarta hål att gömma inuti, men det är oklart hur dessa naturligt instabila klumpar av gas kvarstår som de gör utan att byta form eller falla i det svarta hålet.

"Ingen visste hur munstycket av kallt, dammgas eller torusen stannade uppblåst", sa Gallimore. "Kalla gasdunkor är inte stabila: De borde kollapsa till en platta disk."

Vi är så vana vid att tänka på svarta hål, så att det blir alltför nära att det är mer än lite överraskande att höra svaret Gallimore och hans medforskare har funnit: De svarta hålen själva flyter materia från deras accretionskivor tillbaka ut mot gasdunken, som en motor som avger avgas.

Gallimore och andra forskare använde Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) i Sydamerika för att upptäcka moln av kolmonoxid som drar sig bort från den yttre delen av accretionsskivan runt Messier 77 svart hål. Energierna hos den överhettade inre ackretionsskivan skapade magnetiska fält som sedan i sin tur kunde accelerera dessa moln till hastigheter mycket snabbare än vad normalt skulle förväntas - säg från en normal toppfart på 100 kilometer per sekund till en hel del 400. Det är ganska lite snabbare än diskens normala rotationshastighet, vilket gör att gaserna släpper ut disken och går längre bort från det svarta hålet.

"Vi lär oss mer om accretion disken och hur accretion disken matar det svarta hålet", berättade Gallimore Omvänd, säger bevis på denna återkoppling från svart hål och dess accretionskiva till resten av galaxen kan betyda att det svarta hålet spelar en mer aktiv roll i galaxens utveckling än vi trodde. "Vi kommer också att lära oss något om hur det svarta hålet kan återkopplas till värdgalaxen och påverka dess utveckling, även om vi inte är där ännu med det här projektet."

Medan den senaste forskningen har avslöjat växelverkan mellan svart hål, accretion disk och omgivande gas torus, är Gallimore optimistisk att mer studier från teleskopet i Atacama kommer att avslöja ännu mer överraskningar om de svåra hålens komplicerade liv.

"Stanna med ALMA," sa han. "Det finns många forskare som följer denna fråga om NGC 1068 och andra AGN. När man tittar på molekylen, kommer svalare gas att avslöja överraskningar."