Det kraftigaste paret av jetstrålar från ett svart hål som någonsin setts

 

Bild https://www.caltech.edu  Bilden togs av Europas radioteleskop LOFAR (LOw Frequency ARray) och visar det längsta kända paret av jetstrålar från ett svart hål. Jetsystemet har fått smeknamnet Porphyrion efter en grekisk jätte av medupptäckaren Aivin Gast vid University of Oxford sträcker sig över 23 miljoner ljusår ut från hålet vilket motsvarar 140 galaxer av Vintergatans storlek  uppradade längs med varandra. Galaxen som hyser det supermassiva svarta hålet finns 7,5 miljarder ljusår bort och ses som en liten prick i mitten av bilden. Den största klotiknande strukturen nära mitten är ett separat mindre jetstrålsystem. Den relativa storleken på vår galax (i bildens skala)Vintergatan ses i det nedre, högra hörnet.

Källa: LOFAR Collaboration / Martijn Oei (Caltech)

Jetsystemet Porphyrion (de två jetstrålarnas beteckning) är det största systemet av detta slag som hittills upptäckts under kartläggningen av universums jetstrålar som har sitt ursprung från svarta hål. Ett antal av mer än 10 000 ljussvaga megastrukturer har upptäckts därute. Men just denna population av gigantiska jetstrålar upptäcktes med hjälp av Europas radioteleskop LOFAR (LOwFrequency ARray). 

Redan 2018 började Martijn Oei, postdoktor vid Caltech och huvudförfattare till en artikel i Nature med titeln "The Milky Way would be a little dot in these two giant eruptions."  knuten till Leidenobservatoriet i Nederländerna och hans kollegor använda LOFAR för att studera jetstrålar i rumden då inte från svarta hål utan det kosmiska nät av strimmiga filament som korsar rymden mellan galaxerna. När teamet inspekterade bilderna för att hitta de svaga filamenten började de lägga märke till flera påfallande långa jetstrålesystem som de sedan förstod kom från svarta hål i galaxer därute. 

För att systematiskt söka efter fler oupptäckta jetstrålar inspekterade teamet bilderna och använde även maskininlärningsverktyg för att skanna bilderna efter fler jetstrålar och tog även hjälp av medborgarforskare runt om i världen för att analysera bilderna. Frågan var hur jetstrålar kan sträcka sig så långt bortom sina galaxer utan att destabiliseras (upplösas).

– Martijns arbete har visat att det inte är något speciellt med miljöerna kring dessa jättelika källor (svarta hål) som gör att dessa strålar blir så långa, beskriver Hardcastle, som är expert på fysiken bakom jetstrålar från svarta hål. – Min tolkning är att vi behöver en ovanligt långlivad och stabil ackretionshändelse runt det centrala, supermassiva svarta hålet för att det ska kunna vara aktivt under så lång tid – ungefär en miljard år – och för att säkerställa att jetstrålarna fortsätter att peka i samma riktning under hela den tiden. Det vi lär oss av det stora antalet i universum av långa jetstrålar är att fenomenet måste vara en relativt vanlig företeelse.

Forskarlaget använde  W. M. Keck-observatoriet på Hawaii för att visa att Porphyrion finns 7,5 miljarder ljusår från jorden. "Fram tills nu har dessa gigantiska jetsystem sett ut att vara ett fenomen i närliggande universum", beskriver Oei. "Om avlägsna jetstrålar som dessa kan nå samma skala som den kosmiska väven https://sv.wikipedia.org/wiki/Galaxfilament kan varje plats i universum ha påverkats av svarta håls aktivitet någon gång i tiden", beskriver Oei.

Observationerna från Keckobservatoriet avslöjade även att Porphyrion uppstod från ett aktivt svart hål i strålningsläge, i motsats till ett som är i ett lugnt läge. När supermassiva svarta hål blir aktiva, med andra ord när deras enorma gravitationskrafter drar i och värmer upp omgivande material, tror man att de avger den energin som strålning. Svarta hål i strålningsläge var vanligare i det unga universum medan jet-liknande hål (där jetstrålning spys ut) är vanligare i dagens universum.

En nyskriven artikel som beskriver deras senaste omgång av gigantiska utflöden, som innehåller mer än 8 000 jetstrålepar har accepterats för publicering i tidskriften Astronomy & Astrophysics.