Kvasaren H1821+643 ett exempel på krafter vi inte trodde kunde existera.

Bild wikipedia Chandrateleskopets  röntgenobservatoriebild av kvasar H1821+643.

Kvasarer  avger enorma mängder elektromagnetisk strålning från radiovågor till gammastrålning. En enskild kvasar kan utstråla energi motsvarande minst flera hundra vanliga galaxer där dessa inte finns. Energikällan är att kvasarer är aktiva galaxkärnor. Konkret ett supermassivt svart hål omgivet av en ackretionsskiva och liggande i centrum av en galax. Kvasarens strålning är ett resultat av att gas som närmar sig det svarta hålet hettas upp i ackretionsskivan och genom jetstrålar avger energi mängder av energi.

Ett forskarteam har upptäckt att vindarna som genereras av supermassiva svarta hål är 100 gånger kraftfullare än man tidigare trodde och de sprider energi över avstånd på cirka 300 000 ljusår från källan. Upptäckten visar att dessa explosiva vindar påverkar enorma områden bortom galaxerna där de finns.

"Svarta hål är till stor del kända för att suga in materia, men de släpper också ut gas i form av kraftfulla vindar," beskriver Satoshi Yamada, biträdande professor vid Tohoku Universitys Frontier Institute for Interdisciplinary Sciences (FRIS). "Dessa vindar troddes vara inneslutna inom den galax där det sker. Men i en ny studie visades att kraften är oerhört starkare än man tidigare trott."

Yamada och hans team, bestående av kollegor från Kanazawa University och Tokyo Metropolitan University bland flera, använde röntgenastronomisatelliten XRISM för att observera aktiviteten hos kvasaren H1821+643, belägen i stjärnbilden Draken, cirka 3,4 miljarder ljusår från jorden. Kvasarer är extremt ljusstarka objekt som drivs av supermassiva svarta hål som aktivt konsumerar gas. Det snabbt växande svarta hålet finns i centrum av en galaxhop där det driver turbulens i den omgivande heta gasen och avger röntgenstrålar. Forskarna bestämde noggrant gasens rörelse genom att analysera emissionslinjerna från järnjoner.

Högprecisionsobservationer med XRISM ( röntgenastronomisatellit) visade att högtemperaturgasen runt det svarta hålet inte förblir statisk utan sprider sig våldsamt över ett stort område på grund av turbulens. Forskarna bekräftade också att gasflödet sträcker sig bortom galaxen och når avstånd av cirka 300 000 ljusår bort från källan. Mängden energi som uppmättes involverad i turbulensen var ungefär 100 gånger kraftigare än tidigare uppskattningar och motsvarade flera miljarder supernovaexplosioner. De explosioner som sker när stjärnor når slutet av sin livslängd.

"För första gången har vi visat att svarta hål påverkar den bredare kosmiska miljön genom en chockvåg av häpnadsväckande kraft," tillägger Yamada. "Svarta hål är nyckelfaktorer för gasflöden och rörelse i rymden och transporterar enorma mängder energi till olika delar av kosmos."

Studien är publicerad som ”Vigorous turbulence driven by quasar-mode feedback in a cluster core” i Nature Astronomy  och skribenter är, Satoshi Yamada, Shutaro Ueda, Hirofumi Noda, Yutaka Fujita, Misaki Mizumoto, Kentaro Nagamine, Claudio Ricci, Shoji Ogawa, Taiki Kawamuro, Shinya Yamada, Yuichi Terashima, Yoshihiro Ueda

Den enorma kraften i jetstrålar från svarta hål

 

Bild https://www.curtin.edu.au  som visar den starka stjärnvinden då superjättestjärnan skjuter bort jetstrålarna som skjuts ut av det svarta hålet i närområdet av stjärnan. Källa: International Centre for Radio Astronomy Research

Ny forskning under ledning från Curtin University har använt ett radioteleskop för att ta bilder som mäter den enorma kraften hos jetstrålar från svarta hål vilka bekräftar forskares teorier om hur svarta hål hjälper till att forma universums struktur.

För att registrera mätningen använde forskarna en rad sammanlänkade teleskop över jorden separerade av stora avstånd för att observera jetstrålar från  svarta hål som kastades vidare utifrån ovan stjärnas vindar ungefär som starka vindar på jorden kan driva runt vatten i en fontän.

Genom att känna till vindens kraft och mäta hur mycket jetstrålarna böjdes kunde forskarna för första gången fastställa jetstrålarnas kraft från källan.

Dessutom kunde de bestämma hastigheten på det svarta hålets jetstrålar som visade sig vara ungefär hälften av ljusets hastighet eller 150 000 km per sekund.

Forskningen leddes från Curtin Institute of Radio Astronomy (CIRA) och Curtin-noden vid International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) i samarbete med University of Oxford.

Huvudförfattaren Dr Steve Prabu, som arbetade vid CIRA vid tiden för forskningen och som nu är baserad vid University of Oxford, beskriver att forskarna kunde göra mätningen med hjälp av en sekvens av bilder av "rörliga strålar"  till att beskriva jetstrålarnas rörelsemönster när de upprepade gånger avleddes i olika riktningar av superjättestjärnans kraftfulla vindar när stjärnan och det svarta hålet rörde sig runt i sina banor.

Dr Prabu beskrev att mätningen gjorde det möjligt för forskare att förstå vilken andel av energi som frigörs runt svarta hål som kunde avsättas i omgivningen och förändrade miljön.

"En viktig upptäckt från denna forskning är att cirka 10 procent av energin som frigörs när materia faller in mot det svarta hålet trycks bort av jetstrålarna," beskriver Dr Prabu.

"Detta är vad forskare vanligtvis antar i storskaliga simulerade modeller av universum, men det har varit svårt att bekräfta detta tills nu genom observation."

Medförfattaren professor James Miller-Jones, från CIRA och Curtin-noden på ICRAR, beskriver att tidigare metoder endast kunde mäta den genomsnittliga strålkraften över tusentals eller till och med miljontals år vilket förhindrade noggranna jämförelser med röntgenenergin som omedelbart frigjordes från  infallande materia.

"Och eftersom våra teorier antyder att fysiken kring skilda storlekar av svarta hål är mycket lik kan vi nu använda denna mätning för att förankra vår förståelse av jetstrålar, oavsett om de kommer från svarta hål med 10 eller 10 miljoner gånger solens massa," beskriver professor Miller-Jones.

"Med radioteleskopprojekt som Square Kilometre Array Observatory som för närvarande byggs i Western Australia och Sydafrika, förväntar vi oss i framtiden att upptäcka jetstrålar från svarta hål i miljontals avlägsna galaxer och den ankarpunkt som denna nya mätning ger kommer att hjälpa till att kalibrera deras totala effekt.

"Svarta håljetstrålar ger en viktig källa till återkoppling till omgivningen och är avgörande för att förstå galaxers utveckling."

I en artikel publicerad i Nature Astronomy beskriver forskarna att jetstrålarnas kraft i Cygnus X-1  ett system bestående av det första bekräftade svarta hålet och en superjättestjärna motsvarade effekten den från 10000 solar av vår sols storlek.

En mystisk kraft trycker mot vintergatan

 

Paul M. Sutter är astrofysiker vid SUNY Stony Brook och Flatiron Institute, värd för "Ask a Spaceman" och "Space Radio" och författare till "How to Die in Space." Sutter är författare till den artikel varifrån jag tagit idén till detta inlägg. Se i slutet där mer finns att tillägga.

Det låter som förutsättningen för en dålig sci-fi-film: Men det finns någon mystisk enhet (kraft) bortom gränsen av vår galax som driver omsluter och trycker mot oss (runt vintergatan) med stor kraft. Vi vet inte exakt vad det är och vi vet inte hur länge det har pågått. Något som kallas: dipole repeller. 

Men det är en konkret kraft. Dock inget att oroa sig för – endast en normal konsekvens av processen för strukturbildning något som pågått i universum under 13,8 miljarder år. En Kraft i tomrummet mellan galaxerna.

För en pedagogisk längre förklaring och en bra förklaring något jag kortfattat inte kan göra om fenomenet läs istället   Paul M. Sutter  beskrivning den är mycket bra och lättförståelig. Om du har svårt för engelska översätt med webbläsarens översättfunktion. I dag är översättningar mycket bättre än de var för bara några år sedan. https://www.space.com/dipole-repeller-mystery-beyond-galaxy

Bild pixabay.com

Vid Centaurus A finns en krafts effekt vi ännu inte förstår.

Centaurus A är en mycket stor spiralgalax i riktning mot stjärnbilden Kentauren. Avståndet från oss är ca 13 miljoner ljusår.

Här likt utanför vår Vintergatan kretsar ett antal dvärggalaxer. Men till skillnad från hos oss kretsar dessa dvärggalaxer i ordnade vinkelräta banor om Centaurus A.

Något som ses som mystiskt då den mörka materian skulle göra detta omöjligt enligt den teori vi utarbetat om denna med syftet att förstå något om den mörka materian. Hela 14 av de 16 dvärggalaxer som finns här följer samma vinkelräta bana.

Varför övriga två inte gör det är en gåta i detta fall, likt varför övriga 14 gör det. Det skulle inte funnits vinkelräta banor följda av så många dvärggalaxer efter den förförståelse vi har efter att ha katalogiserat andra galaxers uppbyggnad.

Varför just denna galax är annorlunda är gåtan.

Idag anses att en okänd kraft är inblandad något som får denna effekt. Men vad? Om det har med något just här som påverkat eller påverkar banorna och stabiliserat dem är frågan. Svaret finns ännu inte.

Kan något vi inte förstå av mörk energi eller mörk materia få denna effekt eller är det något av gravitationskraften vi inte förstår och som ger effekt i just denna stora galax genom en ovanlig samverkan av okänt slag? Ingen vet, frågan ställs däremot på många observatorier idag.

Bilden är på galaxen Centaurus A