Athena bör hitta ny kunskap om utflöden från svarta hål

 

Vissa galaxer har ett aktivt svart hål i centrum varifrån kraftfulla utflöden av gas sker (inte Vintergatans). Ännu har vi inte mycket kunskap om varför detta sker.

 ESA:s är ett framtida röntgenuppdrag där Athenateleskopet kommer att förändra detta. Inför uppskjutningen i början av  2030-talet har astronomer från SRON (Netherlands Institute for Space Research) och UvA (University of Virginia) utvecklat en ny metod för att använda av Athena med syfte att studera utflöden vid svarta hål.

Bilder av universum är ofta fulla av stjärnor från Vintergatan men några är inte stjärnor i Vintergatan fast vi tolkat dem så.  Istället är dessa ljusprickar i själva verket centrum av galaxer. De är så långt borta att de framträder som en svag prick och smälter in i stjärnorna av Vintergatan. Detta har lurat astronomer  fram till 1950-talet. Objekten kallas kvasi-stellar objekt (eller kvasarer). Astronomer upptäckte även att spektrumet av vissa av dessa var mycket rödskiftat något som indikerar på ett stort avstånd från oss.

Numera vet astronomer att ljuset från kvasarer måste komma från galaxers centrum - så kallade aktiva galaktiska atomkärnor (AGN) - förmodligen drivna ur ett supermassivt svart hål. Dessa AGN varifrån det strålar ut enorma mängder material från deras närhet (obs närhet inte från det svarta hålet självt vilket visar vilka krafter som är i omlopp).

Elisa Costantini och hennes team vid SRON Netherlands Institute for Space Research, inklusive Anna Juranova i samarbete med Phil Uttley vid Amsterdams universitet studerar dessa utflöden från AGN med hjälp av röntgenrymdteleskop.

 Inför lanseringen av ESA:s nya röntgenuppdrag Athena – som planeras lanseras i början av 2030-talet med ett betydande bidrag från SRON – har teamet utvecklat en ny metod för att studera AGN - utflödena. AGN;s ljusstyrka kan vara mycket varierande över tid och då särskilt i röntgenstrålfältet.

– Vi vill förstå vad som driver utflödena och vilken inverkan dessa har på galaxen de finns i, säger Juranova, som leder arbetet. – För det behöver vi veta utflödets densitet och placering. När vi får de faktiska uppgifterna från Athena den dag detta är i drift jämför vi dem med våra modeller och avgör sedan vilken modell (teori) som matchar observationerna bäst."

Bild Athenas emblem bild vikipedia.

Nu blir det lättare att hitta kvasarer

 

Astrofysiker från University of Bath har utvecklat en ny metod för att enklare hitta  "kvasarer med föränderligt utseende" (som skiftar i ljusstyrka). Man hoppas med detta ta forskningen ett steg närmare i förståelsen av ett universums största mysterier – hur supermassiva svarta hål växer.

 Kvasarer tros vara källan som reglerar tillväxten av svarta hål  i den galax där de finns. En kvasar är en region med spektakulär luminositet (ljusstyrka) i mitten av en galax, som drivs av ett supermassivt svart hål och då i området av de största typerna av svarta hål med massa som överstiger vår sols med miljoner eller miljarder i massa.

Kvasarer växlar snabbt mellan ett tillstånd av hög ljusstyrka och ett tillstånd av låg ljusstyrka. Men ännu vet inte forskare varför. Kvasarer är den starkaste lysande ihållande ljuskällan i universum. Många galaxer har en kvasar vid sitt centrala svarta hål vintergatan tros ha ett vilket dock ej bevisats. Hittills har cirka en miljon svarta hål hittats i lika många galaxer.

 

Kvasarer bildas när gasformig materia (gas och damm mest) genom gravitationskraft dras in i ett supermassivt svart hål. När denna gas närmar sig det svarta hålet bildas en "ackretionsskiva" runt det svarta hålet. Energi frigörs från skivan i form av elektromagnetisk strålning, och det är denna strålning som producerar kvasarens luminositet.

Ackretionsskivan är omgiven av en tjock, dammig miljö som skymmer mycket av kvasarens insläpp in i det svarta hålet. Eftersom den dammiga strukturen är mycket stor bör ljusstyrkan inte förändras på mänskliga tidsåldrar. Men det visar sig att en kvasar med föränderligt utseende kan ses växla från ljus till mörk snabbt (inom ett mänskligt år). Att skapa en mer omfattande lista över kvasarer med förändrade utseenden skulle vara ett stort steg mot att förstå orsakerna till dessa uppenbart snabba övergångar. Den nya detektionsmetoden kommer att göra det möjligt för forskare att hitta kvasarer som genomgår extrema förändringar i ljusstyrkan och därmed skapa en mer omfattande räkning av supermassiva svarta hål. Nästa steg blir att studera orsakerna till ljusskiftningarna.

 

Astrofysikern Dr Carolin Villforth, som är involverad i forskningen, sa: "Dessa kvasarer vid  supermassiva svarta hål är extremt viktiga för galaxutvecklingen - desto mer vi lär  oss om dem, desto mer förstår vi hur de påverkar galaxers tillväxt."

Jag (min anm.) ser det som att ljusstyrkans skiftningar beror på skild täthet i massan av det damm som dras in i det svarta hålet. Ju mindre tät massa tillfälligt, desto mindre ljusutsläpp i loppet in mot det svarta hålet. Värmen vid den snabba resan ner i hålet ger en hetta som vi ser som stark förbränning (ljus) eller smältning av gas o damm som dras ner, En kvasar är helt enkelt detta skeende enligt mig.

Bild vikipedia av en illustratörs återgivning av ackretionsskivan i ULAS J1120+0641, en mycket avlägsen kvasar som får energi av ett supermassivt svart hål med en massa två miljarder gånger solens.

I de största galaxerna finns de största mysterierna. Ett är nedanstående.

Slocknade stjärnor ses som sista stadiet av dess liv då de exploderat i en nova. Bruna dvärgar är en misslyckad stjärnbildning. Detta är inga mysterier.

För 12 miljarder år sedan uppstod galaxer och i dessa bildades stjärnor efterhand har många åldrats och kommit till sitt slut men i galaxerna bildas även nya stjärnor även idag. Inget mysterium det heller.

Men i några av de största galaxerna finns ett mysterium. Här bildades även många stjärnor i början av galaxernas bildande men många betydligt fler än man kan förklara slocknade snart. Dessa galaxer är därför fulla av slocknade stjärnor.

Inga nya stjärnor bildas i dessa galaxer och kallas därför dödszoner idag.  Det är dammiga, gasfyllda dödszoner. Normalt vad man vet är att i  flertalet galaxer dör stjärnor men nya konstrueras också.

Forskare tror idag att i det täta damm i de döda galaxerna  osynligt för oss finns kvasarer.

En kvasar är en otroligt ljusstark och aktiv galaxkärna där strålning av gammatyp och strålning från enbart en kvasar är större än från 100 vanliga galaxers kärna.

Det antas att denna otroliga energi sprutar ut gas och damm in i galaxen i den mängd att stjärnbildning omöjliggörs.

På grund av all denna aktivitet av damm är kvasaren inte synlig i flertalet av dessa galaxer men antas finnas där dold och som anledning till dessa galaxers omöjliggörande av nya stjärnor.

Läs gärna mer om kvasarer genom ovanstående länk. De är mystiska och för min del kan jag inte förstå varför de finns där galaxers centrum normalt antas ha enbart ett svart hål (inte kan väl vissa ha både en kvasar o ett svart hål?). 

Inte heller förstår jag varför stjärnor en gång bildades i dessa galaxer där en kvasar finns men att det inte görs nu. Kvasaren bör ju ha funnits från början? Om inte vad skapade den? Ett svart hål?

Många fler kvasarer är kända idag än för bara 6 månader sedan

En kvasar är en galax på ett mycket stort avstånd från oss vilkens centrum lyser så starkt att själva galaxen blir osynlig för oss. Dess källa av ljusstyrka är mycket stora effekter från dess centrums svarta hål.  Strålningen täcker alla slag av radioaktiva vågfält och energimässigt är de av en styrka som motsvarar flera hundratals ordinära galaxers strålningsstyrka.

Det är på KIAA (Kavli Institute for astronomi och astrofysik) Peking universitet upptäckten av ytterligare 60 mycket avlägsna kvasarer nu  upptäckts vilket är en fördubbling av antalet kvasarer vi tidigare vetat om.

Genom studier av dessa ser vi tillbaks till ett mycket tidigt stadium av vårt universums början.

Kvasarer kan lära oss om svarta håls första tid och galaxers utveckling plus universums första tid.

. Hur mycket bränsle innehåller Jorden? 63 nya Kvaser har upptäckts på senare tid

Det behövs kärnreaktioner för att plattorna (våra kontinenter) ska kunna röra sig. Det behövs energi för att jordbävningar och vulkaner ska kunna existera.

Men hur mycket av den energi som fortskrider dessa sedan Jordens skapelse finns kvar och när avstannar processen?

Ingen vet men mätstationer är igång nu för att räkna ut detta. Resultatet ska vara klart ca 2025.

Nu till något helt annat. kvasarer och dess ljus.

Kvasar är en otroligt aktiv och ljusstark kärna i en galax. Så ljusstark att dess värdgalax där den finns ej kan ses utan hjälpmedel. Dessa kvasarer är så ljusstarka i röntgenområdet att de kan ses inom detta spektra 13 miljarder ljusår bort.

De tros vara ljuskällor från universums barndom och är intensiva energislukare.

De 63 nya kvasarer som nu upptäckts hoppas man ska kunna ge ytterligare ledtrådar till hur universum bildades och dess första tid utvecklingsmässigt.

Detta då bildandet och utvecklingen av de första ljuskällorna är ett av de största mysterierna i universum som väntar på en lösning.

För 11 miljarder år sedan minskade nyproduktionen av stjärnor i universum. Varför?

Efter Big Bang för ca 13,8 miljarder  år sedan expanderade universum ur  intet och utvidgade sig i intet. Denna utvidgning accelererade och gör så än.

Även stjärnbildningen tog fart och galaxhopar av stjärnor tog form med solsystem runt troligen varje stjärna.

Troligen expanderade och accelererade även denna bildning. Men sedan hände något för ca 11 miljarder år sedan. Stjärnbildningstakten i galaxerna avtog.

Kanske en bra händelse då en slags balans i galaxerna därmed kom till. Stjärnor dog och nya bildades i en evig händelsekedja. Men det blev en gräns för hur många stjärnor som skulle skapas. Det uppstod en bromsande effekt.

Likt nu har det troligen funnits ett svart hål i mitten av varje galax. I vissa galaxers mitt finns även den bromsande effekten av stjärnbildningar. En kvasar. Kanske enbart i de galaxer där bromsen behövs för att inte stjärnbildningen annars skulle skena i hastighet?

Riktigt hur kvasarer  uppstått vet ingen ännu. Men de är de ljusstarkaste objekten i universum och sänder ut strålning av alla frekvenser. Strålning vilken hindrar mycket av nya stjärnbildningar i centrum av de galaxer där de finns.

Hur, varför och om detta har hänt sedan stjärnbildning startade eller är en effekt av för snabb stjärnbildning vet vi inte. Vi vet bara att de har betydelse för den inbromsning av stjärnbildning vilken uppstod för 11 miljarder år sedan och därefter haft denna effekt i de galaxer där kvasaren finns.