”For første gang er vi i stand til at se, i hvilket omfang disse kvasarer og deres sorte huller kan påvirke deres galakser,” - Astronom Kevin Hainline
Drevet af massive sorte huller i midten af de mest kendte galakser kan kvasarer udsende enorme mængder energi, op til tusind gange den samlede produktion af de hundreder af milliarder af stjerner i hele vores Mælkevej.
Kunstnerens gengivelse af ULAS J1120 + 0641, en kvasar drevet af et sort hul med en masse 2 milliarder gange solens. Billedkredit: ESO / M. Kornmesser
Astrofysikere fra Dartmouth, Ryan Hickox og Kevin Hainline og kolleger, har et papir, der er planlagt til offentliggørelse i The Astrophysical Journal, med detaljerede opdagelser baseret på observationer af 10 kvasarer. De dokumenterede den enorme magt af kvasarstråling, der når ud i mange tusinder af lysår til grænserne for kvasarens galakse.
”For første gang er vi i stand til at se, i hvilket omfang disse kvasarer og deres sorte huller kan påvirke deres galakser, og vi ser, at det kun er begrænset af mængden af gas i galaksen,” siger Hainline, en Dartmouth postdoctoral forskningsassistent. "Strålingen vækker gas helt ned til galaksen og stopper kun, når den løber tør for gas."
Strålingen frigivet af en kvasar dækker hele det elektromagnetiske spektrum, fra radiobølger og mikrobølger ved lavfrekvensenden gennem infrarøde, ultraviolette og røntgenstråler til høyfrekvente gammastråler. Et centralt sort hul, også kaldet en aktiv galaktisk kerne, kan vokse ved at sluge materiale fra den omgivende interstellare gas og frigive energi i processen. Dette fører til oprettelse af en kvasar, der udsender stråling, der oplyser den gas, der findes i hele galaksen.
"Hvis du tager denne kraftfulde, lyse strålingskilde i midten af galaksen og sprænger gassen med dens stråling, vil den blive begejstret på nøjagtig den samme måde som neonen bliver ophidset i neonlamper og producerer lys," siger Hickox, en assistent professor i Institut for Fysik og Astronomi i Dartmouth. ”Gassen producerer meget specifikke lysfrekvenser, som kun en kvasar kan producere. Dette lys fungerede som en sporstof, som vi kunne bruge til at følge den gas, der blev begejstret af det sorte hul ud til store afstande. ”
Kvasarer er små sammenlignet med en galakse, ligesom et sandkorn på en strand, men kraften i deres stråling kan strække sig til de galaktiske grænser og videre.
Oplysning af gas kan have en dyb virkning, da gas, der tændes og opvarmes af kvasaren, er mindre i stand til at kollapse under sin egen tyngdekraft og danne nye stjerner. Således kan det lille centrale sorte hul og dets kvasar bremse stjernedannelse i hele galaksen og påvirke, hvordan galaksen vokser og ændrer sig over tid.
”Dette er spændende, fordi vi ved fra en række forskellige uafhængige argumenter, at disse kvasarer har en dyb virkning på de galakser, de lever i,” siger Hickox. ”Der er meget kontrovers om, hvordan de faktisk påvirker galaksen, men nu har vi et aspekt af samspillet, der kan strække sig over skalaen fra hele galaksen. Ingen havde set dette før. ”
Det sydafrikanske store teleskop (SALT) er det største enkelte optiske teleskop på den sydlige halvkugle og blandt de største i verden. Da Dartmouth er partner i SALT, har fakultetet og studerende adgang til teleskopet. Fotokredit: Janus Brink, det sydafrikanske store teleskop)
Hickox, Hainline og deres medforfattere baserede deres konklusioner på observationer, der blev foretaget med det sydafrikanske store teleskop (SALT), det største optiske teleskop i den sydlige halvkugle. Dartmouth er en partner i SALT, der giver fakultetet og studerende adgang til instrumentet. Observationerne blev udført ved hjælp af spektroskopi, hvor lys nedbrydes i dets komponentbølgelængder. "Til denne særlige form for eksperiment er det blandt de bedste teleskoper i verden," siger Hickox.
De brugte også data fra NASAs Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) - et rumteleskop, der afbildede hele himlen i det infrarøde. Forskerne brugte observationer i infrarødt lys, fordi de giver et særligt pålideligt mål for quasars samlede energiproduktion.
Via Dartmouth