Centaurus A ist eine riesige elliptische aktive Galaxie, die 12 Millionen Lichtjahre entfernt ist. In seinem Herzen liegt ein Schwarzes Loch mit einer Masse von 55 Millionen Sonnen. Dieses Bild zeigt die Galaxie bei Radiowellenlängen und zeigt riesige Plasmakeulen, die weit über die sichtbare Galaxie hinausreichen, die nur einen kleinen Fleck in der Mitte des Bildes einnimmt. Die Punkte im Hintergrund sind keine Sterne, sondern Radiogalaxien, ähnlich wie Centaurus A, in weit größeren Entfernungen. Bildnachweis: Ben McKinley, ICRAR/Curtin und Connor Matherne, Louisiana State University
Astronomen haben das umfassendste Bild der Radioemission des nächsten aktiv speisenden Supermassivs erstellt schwarzes Loch zur Erde.
Die Emission wird von einem zentralen Schwarzen Loch in der etwa 12 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie Centaurus A angetrieben.
Da sich das Schwarze Loch von einfallendem Gas ernährt, stößt es Material mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aus, wodurch über Hunderte von Millionen Jahren „Radioblasen“ wachsen.
Von der Erde aus betrachtet erstreckt sich die Eruption von Centaurus A jetzt acht Grad über den Himmel – die Länge von 16 nebeneinander liegenden Vollmonden.
Es wurde mit dem Murchison Widefield Array (MWA)-Teleskop im Outback Westaustraliens aufgenommen.
Centaurus A ist eine riesige elliptische aktive Galaxie, die 12 Millionen Lichtjahre entfernt ist. In seinem Herzen liegt ein Schwarzes Loch mit einer Masse von 55 Millionen Sonnen. Dieses zusammengesetzte Bild zeigt die Galaxie und den umgebenden intergalaktischen Raum bei mehreren verschiedenen Wellenlängen. Das Radioplasma ist blau dargestellt und scheint mit heißem, Röntgenstrahlen emittierendem Gas (orange) und kaltem neutralem Wasserstoff (violett) zu interagieren. Wolken, die Halpha (rot) aussenden, sind auch über dem optischen Hauptteil der Galaxie zu sehen, der zwischen den beiden hellsten Radioblobs liegt. Der „Hintergrund“ liegt bei optischen Wellenlängen und zeigt Sterne in unserer eigenen Milchstraße, die tatsächlich im Vordergrund stehen. Quelle: Connor Matherne, Louisiana State University (Optisch/Halpha), Kraft et al. (Röntgen) Struve et al. (HI), Ben McKinley, ICRAR/Curtin. (Radio)
Die Forschung wurde am 22. Dezember 2021 in der Zeitschrift . veröffentlicht Naturastronomie.
Hauptautor Dr. Benjamin McKinley vom Knotenpunkt der Curtin University des International Center for Radio Astronomy Research (ICRAR), sagte, das Bild enthüllt spektakuläre neue Details der Radioemission der Galaxie.
“Diese Radiowellen stammen von Material, das in das supermassive Schwarze Loch in der Mitte der Galaxie gesaugt wird”, sagte er.
„Es bildet eine Scheibe um das Schwarze Loch herum, und wenn die Materie in der Nähe des Schwarzen Lochs auseinandergerissen wird, bilden sich auf beiden Seiten der Scheibe mächtige Jets, die den größten Teil des Materials zurück in den Weltraum ausstoßen, und zwar auf Entfernungen von wahrscheinlich mehr als eine Million Lichtjahre.
„Frühere Radiobeobachtungen konnten die extreme Helligkeit der Jets nicht bewältigen und Details der größeren Umgebung der Galaxie wurden verzerrt, aber unser neues Bild überwindet diese Einschränkungen.“
Ein Video, das die Radiogalaxie Centaurus A zeigt, die das der Erde am nächsten liegende schwarze Loch mit aktiver Nahrungszufuhr beherbergt. Das Video zeigt die scheinbare Größe der Galaxie bei optischen, Röntgen- und Submillimeterwellenlängen von der Erde im Vergleich zum Mond. Es zoomt dann heraus, um die enorme Ausdehnung der umgebenden Blasen zu zeigen, die bei Radiowellenlängen beobachtet werden. Astronomen haben das umfassendste Bild der Radioemission vom nächsten aktiv speisenden supermassiven Schwarzen Loch zur Erde erstellt.
Centaurus A ist die uns am nächsten liegende Radiogalaxie Milchstraße.
„Wir können vor allem von Centaurus A viel lernen, nur weil er so nah ist und wir ihn so detailliert sehen können“, sagte Dr. McKinley.
„Nicht nur bei Radiowellenlängen, sondern auch bei allen anderen Wellenlängen des Lichts.
„Bei dieser Forschung konnten wir die Radiobeobachtungen mit optischen und Röntgendaten kombinieren, um die Physik dieser supermassiven Schwarzen Löcher besser zu verstehen.“
Kachel 107, oder „der Ausreißer“, ist eine von 256 Kacheln des MWA, die sich 1,5 km vom Kern des Teleskops entfernt befindet. Die Beleuchtung der Kachel und der alten Landschaft ist der Mond. Bildnachweis: Pete Wheeler, ICRAR
Der Astrophysiker Dr. Massimo Gaspari vom italienischen Nationalen Institut für Astrophysik sagte, die Studie bestätige eine neue Theorie, die als “Chaotic Cold Accretion” (CCA) bekannt ist und in verschiedenen Bereichen auftaucht.
„In diesem Modell kondensieren Wolken aus kaltem Gas im galaktischen Halo und regnen auf die zentralen Regionen herab, die das supermassive Schwarze Loch nähren“, sagte er.
„Ausgelöst durch diesen Regen reagiert das Schwarze Loch energisch, indem es Energie über Funkstrahlen zurückschießt, die die spektakulären Keulen aufblasen, die wir im MWA-Bild sehen. Diese Studie ist eine der ersten, die das mehrphasige CCA-„Wetter“ über den gesamten Skalenbereich so detailliert untersucht“, schloss Dr. Gaspari.
Dr. McKinley sagte, dass die Galaxie im Zentrum heller erscheint, wo sie aktiver ist und viel Energie vorhanden ist.
„Dann wird es schwächer, wenn Sie ausgehen, weil die Energie verloren gegangen ist und sich die Dinge beruhigt haben“, sagte er.
„Aber es gibt interessante Merkmale, bei denen geladene Teilchen wieder beschleunigt wurden und mit starken Magnetfeldern wechselwirken.“
MWA-Direktor Professor Steven Tingay sagte, die Forschung sei aufgrund des extrem weiten Sichtfelds des Teleskops, der hervorragenden funkstillen Lage und der hervorragenden Empfindlichkeit möglich.
„Das MWA ist ein Vorläufer für das Square Kilometre Array (SKA) – eine globale Initiative zum Bau der weltweit größten Radioteleskope in Westaustralien und Südafrika“, sagte er.
„Das große Sichtfeld und damit die außerordentliche Datenmenge, die wir sammeln können, bedeutet, dass das Entdeckungspotenzial jeder MWA-Beobachtung sehr hoch ist. Dies ist ein fantastischer Schritt in Richtung des noch größeren SKA.“
Referenz: „Multiskalen-Feedback und Fütterung in der nächsten Radiogalaxie Centaurus A“ von B. McKinley, SJ Tingay, M. Gaspari, RP Kraft, C. Matherne, AR Offringa, M. McDonald, MS Calzadilla, S. Veilleux, SS Shabala, SDJ Gwyn, J. Bland-Hawthorn, D. Crnojević, BM Gaensler und M. Johnston-Hollitt, 22. Dezember 2021, Naturastronomie.
DOI: 10.1038/s41550-021-01553-3
Das Murchison Widefield Array ist das MWA, das von der Curtin University im Auftrag eines internationalen Konsortiums verwaltet und betrieben wird und sich am Murchison Radio-Astronomy Observatory in Westaustralien befindet. Das Observatorium wird von CSIRO, Australiens nationaler Wissenschaftsbehörde, verwaltet und wurde mit Unterstützung der australischen und der westaustralischen Regierung errichtet. Wir erkennen die Wajarri Yamatji als die traditionellen Besitzer des Observatoriums an.
Das Pawsey Supercomputing Research Center in Perth – eine öffentlich finanzierte nationale Supercomputing-Einrichtung der Stufe 1 – half dabei, die in dieser Forschung verwendeten MWA-Beobachtungen zu speichern und zu verarbeiten.