juli 24, 2024

Groenhuis

Groenhuis is de toonaangevende aanbieder van kwalitatief Nederlands nieuws in het Engels voor een internationaal publiek.

Sterk bewijs dat superzware zwarte gaten de chemie van hun gaststelsel beïnvloeden

Sterk bewijs dat superzware zwarte gaten de chemie van hun gaststelsel beïnvloeden

Superzware zwarte gaten (SMBH’s) zijn onmogelijk te negeren. Ze kunnen miljarden keren groter zijn dan de zon, en wanneer ze actief sterren en gas consumeren, worden ze lichtgevende actieve galactische kernen (AGN’s). Het galactische centrum is een drukke plaats, waar de activiteit in het kleine, superzware sterrenstelsel hoog is. geconcentreerd.

Nieuw onderzoek levert sterk bewijs dat kleine en middelgrote objecten tijdens hun werkzaamheden de chemie van hun gaststelsel veranderen.

Astrofysici weten veel over ultracompacte sterrenstelsels en hun krachtige effecten op hun gaststelsels. De meeste massieve sterrenstelsels lijken gebaseerd te zijn op een kleine ster in hun centrum. Niets kon aan hun verpletterende zwaartekrachtsgreep ontsnappen. Zelfs licht is machteloos. Superzware zwarte gaten zijn verantwoordelijk voor actieve galactische kernen, die krachtige energie over alle golflengten uitstralen. De energie komt van de wervelende torus van aangetrokken materie die het gat SMBH omringt voordat het in het gat valt.

Onderzoekers weten ook dat kleine en middelgrote objecten feedback van zwarte gaten produceren. Het centrum van grote sterrenstelsels bevat veel heet gas dat zo compact is dat het in de loop van tientallen tot honderden miljoenen jaren afkoelt. Dit betekent dat het koude gas naar het centrum stroomt. Deze afkoelende stroom zou moeten leiden tot enorme sterexplosies nabij het galactische centrum. Maar over het algemeen is dit niet wat astrofysici zien.

In plaats daarvan lijkt de SMBH krachtige materiaalstralen in het omringende gas af te vuren, waardoor het heet blijft en de afkoelingsstroom en de daaruit voortvloeiende aanval van intense stervorming wordt voorkomen. Dit zijn zwart-gatreacties.

READ  De Webb-telescoop observeert verrassend massieve sterrenstelsels uit het vroege heelal

Dit zijn slechts enkele manieren waarop zwarte gaten hun omgeving veranderen.

Nieuw onderzoek laat zien hoe kleine en middelgrote objecten de aanwezigheid en distributie van chemicaliën in het gaststelsel veranderen. Studie is”Moleculaire overvloed van het perinucleaire gebied rondom de actieve galactische kern in NGC 1068, gebaseerd op beeldlijnscanning met 3 mm-band met ALMA.Het werd gepubliceerd in het Astrophysical Journal en de hoofdauteurs zijn Toshiki Saito van het National Astronomical Observatory of Japan en Taku Nakajima van de Universiteit van Nagoya.

Stof en gas belemmeren ons zicht op de centra van sterrenstelsels, en er zijn speciale waarnemingskrachten voor nodig om te zien wat zich daarin bevindt. De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) is een krachtige reeks van 66 radiotelescopen die samenwerken om een ​​verbazingwekkende waarnemingskrachtcentrale te creëren. Onderzoekers gebruikten ALMA om de aanwezigheid van chemicaliën in het balkspiraalstelsel in kaart te brengen NGC1068, beter bekend als M77, of de Squid Galaxy. Ze gebruikten ook een nieuwe machine learning-techniek en brachten de verdeling van 23 afzonderlijke moleculen in kaart.

Het onderzoeksteam concentreerde zich op twee delen van NGC 1068: de perinucleaire schijf en de starburst-ring.

Een starburst-ring (SBR) is een opvallend kenmerk van sommige sterrenstelsels waar drukgolven uit de kern met gas botsen en overvloedige stervorming veroorzaken. Er kunnen ook andere oorzaken zijn voor starbursts, waaronder het samensmelten van sterrenstelsels of zwaartekrachtinteracties met andere sterrenstelsels. NGC 1068 bevat een starburst-ring en het sterrenstelsel wordt ook wel een starburst-stelsel genoemd.

Deze figuur komt uit een apart artikel en toont de structuur van NGC 1068. De starburst-ring ligt tussen de twee donkerblauwe lijnen en bevat verschillende supersterclusters (SSC's).  Superclusters zijn helderder en massiever dan andere sterrenhopen.  Afbeelding tegoed: Rico Vallas et al.  2021
Deze figuur komt uit een apart artikel en toont de structuur van NGC 1068. De starburst-ring ligt tussen de twee donkerblauwe lijnen en bevat verschillende supersterclusters (SSC’s). Superclusters zijn helderder en massiever dan andere sterrenhopen. Afbeelding tegoed: Rico Vallas et al. 2021

De circumnucleaire schijf (CND) is een ring van moleculair gas dat rond de SMBH draait. Astrofysici weten niet zeker hoe deze structuren ontstaan ​​en of ze stabiel of van voorbijgaande aard zijn. Maar het kan een enorme hoeveelheid materiaal bevatten. Het zwarte gat van de Melkweg, Sgr A*, bevat tienduizenden zonsmassa’s. CND staat dichter bij SMBH dan SBR.

READ  NASA's Artemis 1-raket kan schadelijke winden ervaren als de storm nadert

De onderzoekers identificeerden ook twee prominente complexe structuren in NGC 1068 die ze “E-node” en “W-node” noemden, die deel uitmaken van de CND.

Deze figuur toont de structuur van NGC 1068. Het linkerpaneel toont zowel de CND als de SBR.  Het rechterpaneel is ingezoomd op de CND en de actieve galactische kern en toont ook beide knooppunten.  Afbeelding tegoed: Nakajima et al.  2023.
Deze figuur toont de structuur van NGC 1068. Het linkerpaneel toont zowel de CND als de SBR. Het rechterpaneel is ingezoomd op de CND en de actieve galactische kern en toont ook beide knooppunten. Afbeelding tegoed: Nakajima et al. 2023.

De onderzoekers brachten chemicaliën in beide regio’s in kaart en vonden verschillende distributies van verschillende chemicaliën.

Deze vorm van onderzoek vergelijkt de kolomdichtheden van elk molecuul op (a) een schaal van 350 pct en (b) een schaal van 60 pct.  De rode, blauwe, groene en zwarte staafdiagrammen zijn respectievelijk voor CND (of AGN), Node E, Node W en SBR.  De rangschikking van moleculen is in aflopende volgorde van links naar rechts gerangschikt op basis van de kolomdichtheid richting CND in (a) of AGN in (b).  Afbeelding tegoed: Nakajima et al.  2023.
Deze vorm van onderzoek vergelijkt de kolomdichtheden van elk molecuul op (a) een schaal van 350 pct en (b) een schaal van 60 pct. De rode, blauwe, groene en zwarte staafdiagrammen zijn respectievelijk voor CND (of AGN), Node E, Node W en SBR. De rangschikking van moleculen is in aflopende volgorde van links naar rechts gerangschikt op basis van de kolomdichtheid richting CND in (a) of AGN in (b). Afbeelding tegoed: Nakajima et al. 2023.

De SMBH van NGC 1068 zendt krachtige pooljets uit die de chemie lijken te veranderen. Koolmonoxide (CO) is een veel voorkomend molecuul in sterrenstelsels en actieve jets lijken dit af te breken. Er zit minder van in CND, dat veel dichter bij SMBH staat dan bij SBR.

Het team vond ook onverwachte concentraties waterstofcyanide (HCN) in de CND, die mogelijk het gevolg zijn van sterke schokken die tot hogere temperaturen leiden. CND bevat ook meer H13CN, SiO en H13een bedrijf+. Omgekeerd bevat CND minder cyanide (CN) dan modellen voorspelden, vanwege de sterke straling. Hoewel krachtige AGN’s veel dichter bij AGN’s staan, is het team van mening dat mechanische krachten een sterker algemeen effect hebben op de chemie, dan röntgenstralen van AGN’s.

De onderzoekers maten ook de fractionele hoeveelheden van verschillende chemicaliën door ze te vergelijken met koolstofmonsulfide (CS). Astronomen gebruiken CS omdat het een van de beste tracers van dicht gas is.

Deze figuur uit het artikel toont de fractionele overvloed voor CS op (a) de schaal van 350 pct. en (b) de schaal van 60 pct. Eenheidsverhoudingen, aangegeven door de vetgedrukte stippellijn, vertegenwoordigen de verbetering van de moleculaire overvloed ten opzichte van CS. De moleculen zijn in aflopende volgorde van links naar rechts gerangschikt op basis van het verschil tussen CND en SBR in (a) en tussen AGN en SBR in (b). Daarom zijn de moleculen aan de linkerkant van CS verbeteringen in CND (of AGN) vergeleken met SBR; Die aan de rechterkant van de CS zijn daarentegen verbeteringen in de SBR. Afbeelding tegoed: Nakajima et al. 2023.

Uit het onderzoek blijkt dat de chemische hoeveelheden in verschillende delen van de Melkweg variëren. Zelfs knooppunt E en knooppunt W vertonen verschillende hoeveelheden.

De auteurs zeggen dat dit werk het eerste moleculaire lijnonderzoek is met een resolutie die hoog genoeg is om de interne structuur van de CND in de kern van de AGN-gastheer van een nabijgelegen sterrenstelsel te zien. NGC 1068 is vanwege zijn nabijheid en helderheid een veelvuldig object van astronomisch onderzoek, maar dit is de eerste keer dat iemand daar siliciummonoxide (SiO) heeft gedetecteerd.

READ  Natuurkundigen spelen in op de kosmische ring van zwarte gaten

SiO is belangrijk in de astronomie omdat het een impacttracer is. Silicium wordt aangetroffen in stofkorrels en wanneer de korrels worden geraakt, combineren ze zich met zuurstof om SiO te vormen. Schokgolven in sterrenstelsels comprimeren, verwarmen en versnellen gas, wat leidt tot radicale veranderingen in de chemie. Schokken zijn verantwoordelijk voor het ineenstorten van gaswolken tot prestellaire kernen, die uiteindelijk sterren worden.

Kleine en middelgrote objecten en hele galactische centra zijn moeilijk waar te nemen. ALMA-waarnemingen geven een gedetailleerd beeld van de regio, de componenten ervan en welke soorten chemicaliën er het meest voorkomen. Maar het gaat om meer dan alleen de aan- of afwezigheid van specifieke chemicaliën.

Deze gebieden zijn helemaal niet stil. Enorme gaswolken, intense röntgenstraling en andere emissies, schokgolven en de overweldigende massa superzware zwarte gaten werken allemaal samen om de geboorte van sterren te bevorderen en te onderdrukken.

Dit onderzoek is slechts een nieuw venster op al deze chemische en mechanische complexiteit.