Hunderte Millionen Lichtjahre entfernt befindet sich ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum eines Galaxienhaufens namens Ophiuchus. Obwohl Schwarze Löcher dafür bekannt sind, umgebendes Material einzusaugen, stoßen sie manchmal Material in Düsen aus. Dieses Schwarze Loch ist der Ort einer fast unvorstellbar starken Explosion, die entsteht, wenn eine enorme Menge Material ausgestoßen wird.
„In gewisser Weise ähnelt diese Explosion dem Ausbruch des Berges. St. Helens wurde 1980 von der Spitze des Berges gerissen. “
Simone Giantucci, Hauptautorin.
Der Ophiuchus-Galaxienhaufen ist etwa 390 Millionen Lichtjahre entfernt. In der Mitte des Clusters befindet sich eine Galaxie mit einem supermassiven Schwarzen Loch. Astronomen, die Daten vom Chandra X-Ray Observatory und dem XMM Newton-Raumschiff der ESA verwendeten, sahen die Explosion des Schwarzen Lochs. Sie verwendeten auch Funkbeobachtungen vom Murchison Widefield Array (MWA) in Australien und vom Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) in Indien.
Das Team hinter dieser Arbeit veröffentlichte seine Ergebnisse im Astrophysical Journal. Ihr Artikel trägt den Titel "Entdeckung eines riesigen Radiofossils im Ophiuchus-Galaxienhaufen". Die Hauptautorin des Papiers ist Simona Giacintucci vom Naval Research Laboratory in Washington, DC.
„In gewisser Weise ähnelt diese Explosion dem Ausbruch des Berges. Helens hat 1980 die Spitze des Berges abgerissen “, sagte der Hauptautor Giacintucci. "Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass Sie fünfzehn Milchstraßengalaxien hintereinander in den Krater einbauen können, wenn dieser Ausbruch in das heiße Gas des Clusters eindringt."
Das durch die Explosion entstandene Loch wird als Radiofossil bezeichnet. Es wird durch die Strahlen oder Strahlen aus überhitztem Material, die aus dem Schwarzen Loch explodieren und mit dem umgebenden Material kollidieren, aus dem Raum geschnitzt. Diese Jets sind das Ergebnis dessen, was Astronomen als aktive galaktische Kerne oder AGN bezeichnen, die von schwarzen Löchern emittiert werden, die „fressen“. In diesem Fall wurde der ausgeschnittene Bereich zuerst in Chandra-Bildern des Bereichs als ungewöhnlich gekrümmte Kante entdeckt. Das wurde erstmals in einem Papier von 2016 berichtet.
Die Autoren dieses Papiers fragten sich, ob ein Schwarzes Loch diese gekrümmte Kante hätte erzeugen können, lehnten diese Idee jedoch ab und dachten, dass kein Schwarzes Loch so mächtig sein könnte. In diesem Papier sagten sie: "Wir schließen daraus, dass dieses Merkmal höchstwahrscheinlich auf die mit einer Fusion verbundene Gasdynamik zurückzuführen ist."
In diesem neuen Artikel kamen die Autoren zu einem anderen Ergebnis. "Es scheint also ein sehr gealtertes Fossil des stärksten AGN-Ausbruchs zu sein, der in einem Galaxienhaufen zu sehen ist."
Die Energiemenge in der Explosion ist atemberaubend. Es setzte fünfmal mehr Energie frei als der vorherige Rekordhalter und hunderttausendmal mehr als typische Cluster.
Ein Kreuz in der beschrifteten Version zeigt, wo sich die Zentralgalaxie befindet. Das kühlste und dichteste Gas befindet sich etwa 6500 Lichtjahre von der Zentralgalaxie entfernt. In diesem Bild entspricht dies einer Fläche, die kleiner ist als das Kreuz, mit dem die Zentralgalaxie und die Explosionsquelle lokalisiert wurden. Interessant ist, dass dem schwarzen Loch der Quelle für sein Wachstum der Kraftstoff entzogen würde, wenn sich das Gas so weit von der Quelle entfernt. Das wiederum würde die Jets stoppen.
Laut diesem neuen Artikel ist genau das passiert. "Das AGN ist derzeit nicht in der Lage, kühles Gas anzureichern, da der Gasdichtepeak durch Schwappen des Kerns verschoben wird", sagen die Autoren. „Das Schwappen selbst hätte durch diese außergewöhnliche Explosion ausgelöst werden können, wenn es in einem asymmetrischen Gaskern aufgetreten wäre. Dieser Dinosaurier könnte ein frühes Beispiel für eine neue Klasse von Quellen sein, die durch niederfrequente Untersuchungen von Galaxienhaufen entdeckt werden sollen. “
Astronomen verwenden den Begriff "Schwappen", um die Verdrängung des Gases zu beschreiben. Es ähnelt einer Flüssigkeit, die in einem Behälter herumschwappt. Das Schwappen wird normalerweise durch die Verschmelzung zweier Galaxienhaufen ausgelöst, aber Astronomen glauben, dass in diesem Fall die Explosion dies verursacht haben könnte.
Während das vorherige Papier von 2016 ausschließlich auf Chandra-Röntgendaten basierte, verwendete das neue Papier Röntgendaten aus dem XMM Newton der ESA, um das ungewöhnliche gekrümmte Merkmal zu erkennen und zu bestätigen. Sie verwendeten auch Funkdaten von zwei Observatorien, um die Region weiter zu untersuchen. Diese Daten bestätigten, dass die gekrümmte Kante tatsächlich die Kante eines riesigen Radio-Fossilienlochs ist. Der Schlüssel dazu sind die Funkemissionen außerhalb des Lochs, die auf nahezu relativistische Geschwindigkeiten beschleunigt wurden. Eine Fusion könnte das nicht tun. nur eine massive Materialexplosion konnte.
"Die Funkdaten passen wie eine Hand in Hand in die Röntgenstrahlen", sagte Co-Autor Maxim Markevitch vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. "Dies ist der Drahtreifen, der uns sagt, dass hier ein Ausbruch von beispielloser Größe stattgefunden hat."
Der Ausbruch ist jetzt in der Vergangenheit und Astronomen können keine Hinweise auf eine fortgesetzte AGN-Aktivität vom Schwarzen Loch aus sehen. Das stimmt mit den Daten überein, die das Schwarze Loch in einer riesigen eigenen Blase zeigen.
"Wie so oft in der Astrophysik brauchen wir wirklich Beobachtungen mit mehreren Wellenlängen, um die physikalischen Prozesse bei der Arbeit wirklich zu verstehen", sagte Melanie Johnston-Hollitt, Mitautorin des Internationalen Zentrums für Radioastronomie in Australien. "Die kombinierten Informationen von Röntgen- und Radioteleskopen haben diese außergewöhnliche Quelle enthüllt, aber es werden mehr Daten benötigt, um die vielen verbleibenden Fragen zu beantworten, die dieses Objekt aufwirft."
Mehr:
- Pressemitteilung: Rekordverdächtige Explosion durch Black Hole Spotted
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- Forschungsbericht: Entdeckung eines riesigen Radiofossils im Ophiuchus-Galaxienhaufen
