Det sorte hul J1007+3540 vågner efter 100 millioner år i stilhed

Det sorte hul i centrum af galaksen J1007+3540 lå inaktivt i næsten 100 millioner år. Nu er det vågnet igen — og dets nyopstartede plasmastråler strækker sig over næsten en million lysår gennem det dybe verdensrum. Et internationalt forskerhold har dokumenteret opvågningen i et studie publiceret i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Holdet, ledet af Shobha Kumari fra Midnapore City College i Indien, benyttede to radioteleskoper: LOFAR-netværket i Holland og det opgraderede uGMRT i Indien. Radiovbillederne viser en lagdelt struktur med to tydelige komponenter: en ydre sky af gammel, svækket plasma fra en tidligere udbrud, anslået til flere hundrede millioner år, og en indre, kompakt og lysende stråle, der klart markerer et centralt motor der er tændt igen. Intervallet mellem de to aktivitetsperioder udgør omtrent 100 millioner år.

“Det er som at se et kosmisk vulkan bryde ud igen efter æoner af ro — bortset fra at denne er stor nok til at udhugge strukturer, der strækker sig over næsten en million lysår,” sagde Kumari.

Du vil måske også kunne lideAt blokere ét enkelt protein gør immunsystemets celler til mere effektive kræftdræbere

Sammenstødet med galakseklyngens gas

J1007+3540 befinder sig i en massiv galakseklynge fyldt med ekstremt varmt gas. Dette gas skaber et ydre tryk, der er langt højere end det, de fleste radiogalakser oplever. De nyopstartede stråler bevæger sig derfor ikke i rette linjer ud i tomrummet: de bøjes, komprimeres og deformeres af det fjendtlige miljø. LOFAR-billederne viser, at galaksens nordlige lap er fysisk sammenpresset og krum, med plasma der tilsyneladende skubbes tilbage af det omgivende gas. Data fra uGMRT bekræfter, at dette område indeholder meget gamle partikler, der har mistet størstedelen af deres energi over millioner af år.

“J1007+3540 er et af de klareste eksempler på et episodisk aktivt galaksekerne med jet-klynge-vekselvirkning, hvor det varme omgivende gas bøjer, komprimerer og deformerer strålerne,” forklarede medforfatteren Sabyasachi Pal.

Det fremgår af studiet, at dette sammenstød ikke blot er et æstetisk fænomen. Når sorte huller affyrer energirige stråler ud i det omgivende gas, kan de forhindre det gas i at afkøle sig og kollapse til nye stjerner — en mekanisme forskerne kalder AGN-feedback. Frekvensen og intensiteten af disse udbrud bestemmer dermed, i hvor høj grad en galakse vokser eller stagnerer over kosmologiske tidsskalaer. Værtsgalaksen for J1007+3540 er en massiv elliptisk galakse med stjerner dannet for mere end tolv milliarder år siden, men den producerer stadig nye stjerner med en hastighed på over hundrede solmasser om året. Cyklussen er langt fra afsluttet.

Metodens begrænsninger

Det viste sig nødvendigt at påpege studiets begrænsninger. Estimatet på 100 millioner år for inaktivitetsperioden bygger på modeller for plasmaets aldring — det vil sige den hastighed, hvormed elektroner mister energi i magnetfeltet over tid. Disse modeller indebærer betydelige usikkerheder ved de størrelsesordener, der er involveret her. Tidsintervallet er derfor en velfunderet beregning og ikke en direkte måling. Studiet fokuserer desuden på et enkelt objekt, og spørgsmålet om, hvor hyppigt lignende cyklusser forekommer i den generelle population af kæmpe-radiogalakser, forbliver åbent.

Holdet har annonceret opfølgningsobservationer med højere opløsning for at kortlægge, hvordan de nyaktiverede stråler bevæger sig gennem klyngens indre medium. Resultaterne ventes at bidrage til en mere præcis forståelse af, hvordan supermassive sorte huller på kosmiske tidsskalaer regulerer de galaksers skæbne, de bebor.

Flere som denne

Jagten på ruthenium: hvordan AI gjorde et sjældent metal til det nye guld

Den sovende hjerne genskaber dårlige minder med større præcision end gode

Oxygen kortlagt i 4.546 punkter i NGC 1365 rekonstruerer 12 milliarder års galaktisk evolution

TRAPPIST-1 b og c har ingen atmosfære: Webb måler 400 graders forskel

Er skove virkelig solidariske? Ny forskning udfordrer myten om træernes skjulte netværk

Lever vi i en simulation? Nick Bostroms trilemma og Melvin Vopsons infodynamik