Lehdistötiedote

Jättimäistä mustaa aukkoa ympäröi tomuinen yllätys

20. kesäkuuta 2013

ESO:n VLTI on taltioinut kaikkien aikojan yksityiskohtaisimmat havainnot aktiivisen galaksin ytimessä olevaa jättimäistä mustaa aukkoa ympäröivästä tomusta. Toisin kuin oletettiin, kaikki hohtava tomu ei ollutkaan munkkirinkilän muotoisessa mustaa aukkoa ympäröivässä toruksessa vaan suuri osa siitä on toruksen ylä- ja alapuolella. Nämä havainnot osoittavat, että tomu työntyy ulospäin mustasta aukosta viileänä tuulena. Tämä on hämmästyttävä havainto, joka haastaa nykyiset teoriat ja kertoo siitä kuinka supermassiiviset mustat aukot kehittyvät ja vuorovaikuttavat ympäristönsä kanssa.

Viimeisten 20 vuoden aikana tähtitieteilijät ovat huomanneet, että lähes kaikilla galakseilla on jättimäinen musta aukko ytimessään. Jotkin näistä mustista aukoista kasvavat keräämällä materiaa ympäristöstään, muodostaen samalla maailmankaikkeuden suurienergiaisimmat kohteet: aktiiviset galaksiytimet. Näiden kirkkaiden voimanpesien keskiosien ympärillä on ympäröivästä avaruudesta kaapatun kosmisen tomun munkkirinkilä [1], joka on samankaltainen kuin lavuaarin viemäriaukon yläpuolelle vedestä muodostuva pieni pyörre. Suurimman osan aktiivisista galaksiytimistä tulevasta voimakkaasta infrapunasäteilystä ajateltiin saavan alkunsa näissä munkkirinkilöissä.

ESO:n Chilessä sijaitsevan Paranalin observatorion VLTI:n (Very Large Telescope Interferometer) tehokkuuden valjastaneet uudet havainnot läheisestä, nimellä NGC 3783 kutsutusta aktiivisesta galaksista ovat tuottaneet tähtitieteilijäryhmälle yllätyksen. Vaikka noin 700—1000 Celsius-astetta kuuma tomu on todellakin odotusten mukaan toruksen muodossa, he löysivät valtavia määriä viileämpää tomua tämän päätoruksen ylä- ja alapuolelta [3].

Uusia tuloksia esittelevän tutkimusjulkaisun pääkirjoittaja, Sebastian Hönig (University of California Santa Barbara, USA ja Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Saksa) selittää: "Tämä on ensimmäinen kerta, kun olemme pystyneet yhdistämään yksityiskohtaisia keskipitkien infrapuna-aallonpituuksien havaintoja viileästä, huoneenlämpöisestä aktiivisen galaksiytimen ympärillä olevasta tomusta yhtä tarkkoihin hyvin kuuman tomun havaintoihin. Tämä edustaa myös suurinta tähän mennessä julkaistua aktiivisen galaksiytimen infrapunainterferometrian otosta."

Vast'ikään löydetty tomu muodostaa viileän tuulen, joka virtaa ulospäin mustasta aukosta. Tällä tuulella pitää olla tärkeä rooli mustan aukon ja sen ympäristön välisessä monimutkaisessa suhteessa. Musta aukko syöttää kyltymätöntä ruokahaluaan ympäristön materialla, mutta tämän aikaansaama voimakas säteily näyttää myös puhaltavan materiaa poispäin. On yhä epäselvää kuinka nämä kaksi prosessia toimivat yhdessä tehden mahdolliseksi supermassiivisen mustan aukon kasvaa ja kehittyä galakseissa, mutta tomutuulen olemassaolo lisää uuden palan tähän kuvioon.

Tutkiakseen galaksin NGC 3783 keskiosia tähtitieteilijöiden täytyi käyttää ESO:n VLT-teleskoopin yksikköteleskooppien yhdistettyä tehokkuutta. Näiden yksiköiden yhteiskäyttö muodostaa interferometrin, jonka erotuskyky vastaa yksittäisen 130-metrin teleskoopin erotuskykyä.

Toinen tutkimusryhmän jäsen, Gerd Weigelt (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Saksa) selittää: "Yhdistämällä VLT-teleskoopin suurten peilien kansainvälisen tason herkkyys interferometrialla pystymme keräämään tarpeeksi valoa havaitaksemme himmeitä kohteita. Näin pystymme tutkimaan alueita, jotka ovat niin pieniä kuin Auringon etäisyys lähimpään naapuritähteen, galaksissa, joka on kymmenien miljoonien valovuosien etäisyydellä. Mikään muu näkyvän valon tai infrapuna-aallonpituuksien havaintolaite maailmassa ei tällä hetkellä pysty tähän."

Nämä uudet havainnot saattavat johtaa paradigman muutokseen aktiivisten galaksiytimien ymmärtämyksessämme. Ne ovat suora todiste siitä, että voimakas säteily puskee tomua ulospäin. Tomun jakautumista ja supermassiivisten mustien aukkojen kasvua ja kehittymistä käsittelevien mallien tulee nyt ottaa huomioon tämä vast'ikään havaittu ilmiö.

Hönig päättää: "Odotan nyt innokkaasti MATISSEa, jonka avulla voimme yhdistää kaikki neljä VLT:n yksikköteleskooppia kerralla ja havaita samanaikaisesti lähi- ja keskipitkien aallonpituuksien infrapunavaloa, mikä antaa meille paljon yksityiskohtaisempaa havaintoaineistoa." MATISSE, VLTI:n toisen sukupolven havaintolaite, on par'aikaa rakenteilla.

Lisähuomiot

[1] Kosminen tomu koostuu silikaateista ja grafiittirakeista — mineraaleista, jotka ovat yleisiä myös Maapallolla. Kynttilän noki on hyvin samankaltaista kosmisen grafiittitomun kanssa, joskin noen raekoko on vähintään kymmenen kertaa suurempi kuin kosmisten grafiittirakeiden tyypillinen raekoko.

[2] VLTI muodostetaan neljän 8.2-metrin VLT-yksikköteleskoopin yhdistelmästä, tai neljästä siirrettävästä 1.8-metrin aputeleskoopista. Se käyttää hyväkseen interferometriaksi kutsuttua tekniikkaa, jossa monimutkainen laitteisto yhdistää usean teleskoopin havaitseman valon yhdeksi havainnoksi. Vaikka se ei yleensä tuota varsinaisia kuvia, tämä tekniikka lisää dramaattisesti havainnoista mitattavien yksityiskohtien laatua siten, että se on verrattavissa havaintoihin, joita halkaisijaltaan yli 100-metrinen avaruusteleskooppi saisi aikaiseksi.

[3] Kuumempi tomu kartoitettiin käyttäen AMBER VLTI -havaintolaitetta lähi-infrapuna-aallonpituuksilla ja tässä raportoidut uudemmat havainnot tehtiin käyttäen MIDI-havaintolaitetta keskipitkillä infrapuna-aallonpituuksilla 8 ja 13 mikrometrin välillä.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa “Dust in the Polar Region as a Major Contributor to the Infrared Emission of Active Galactic Nuclei”, jonka kirjoittivat S. Hönig et al. Julkaisu ilmestyi julkaisusarjassa Astrophysical Journal 20. kesäkuuta 2013.

Tutkimusryhmään kuuluvat S. F. Hönig (University of California in Santa Barbara, USA [UCSB]; Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Saksa), M. Kishimoto (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Saksa [MPIfR]), K. R. W. Tristram (MPIfR), M. A. Prieto (Instituto de Astrofísica de Canarias, Teneriffa, Espanja), P. Gandhi (Avaruuden ja astronauttisen tieteen instituutti, Kanawaga, Japani; University of Durham, Iso-Britannia), D. Asmus (MPIfR), R. Antonucci (UCSB), L. Burtscher (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Saksa), W. J. Duschl (Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Saksa) ja G. Weigelt (MPIfR).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, vallankumouksellisen ALMA-teleskoopin eurooppalainen yhteistyökumppani. Parhaillaan ESO suunnittelee 39-metrin kokoista optisen/lähi-infrapuna-alueen European Extremely Large -teleskooppia (E-ELT) josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu
• Valokuvia VLT-teleskoopista
• Tietoja VLTI:stä

Yhteystiedot

Sebastian Hönig
University of California Santa Barbara
USA
Puh.: +49 431 880 4108
Matkapuhelin: +49 176 9995 0941
Sähköposti: shoenig@physics.ucsb.edu

Poshak Gandhi
University of Durham
United Kingdom
Sähköposti: poshak.gandhi@durham.ac.uk

Gerd Weigelt
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Sähköposti: weigelt@mpifr.de

Wolfgang Duschl
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Kiel, Germany
Sähköposti: wjd@astrophysik.uni-kiel.de

Richard Hook
ESO
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media