28/12/2021

Els astrònoms capten una erupció d'un forat negre que abasta 16 vegades la Lluna plena al cel


Els astrònoms han obtingut la imatge més completa de l'emissió de ràdio del forat negre supermassiu d'alimentació activa més proper a la Terra. L'emissió està alimentada per un forat negre central a la galàxia Centaurus A, a uns 12 milions d'anys llum. 


Clic per engrandir. Centaurus A és una galàxia el·líptica activa gegantina situada a 12 milions
d'anys llum. Al seu cor hi ha un forat negre amb una massa de 55 milions de sols. Aquesta
imatge mostra la galàxia en longituds d'ona de ràdio, revelant vasts lòbuls de plasma que
s'estenen molt més enllà de la galàxia visible, que només ocupa una petita porció al centre
de la imatge. Els punts del fons no són estrelles, sinó radiogalàxies molt semblants a
Centaurus A, a distàncies molt més grans. Crèdit: Ben McKinley, ICRAR/Curtin i Connor
Matherne, Louisiana State University.

A mesura que el forat negre s'alimenta del gas que cau, expulsa material a una velocitat propera a la de la llum, provocant el creixement de bombolles de ràdio durant centenars de milions d'anys. Vista des de la Terra, l'erupció de Centaurus A s'estén vuit graus pel cel, la longitud de 16 llunes plenes col·locades una al costat de l'altra. Es va captar amb el telescopi Murchison Widefield Array (MWA), situat a l'interior d'Austràlia Occidental.


Clic per engrandir. La rajola 107, o "the Outlier" com se la coneix, és una de les 256 rajoles
del MWA situades a 1,5 km del nucli del telescopi. El MWA és un instrument precursor del
SKA. Fotografiat per Pete Wheeler, ICRAR

La investigació es va publicar el 23 de desembre a la revista Nature Astronomy.

L'autor principal, el Dr Benjamin McKinley, del node de la Universitat de Curtin del Centre Internacional de Recerca Radioastronòmica (ICRAR), va dir que la imatge revela nous i espectaculars detalls de l'emissió de ràdio de la galàxia.

"Aquestes ones de ràdio procedeixen del material que està sent absorbit pel forat negre supermassiu situat al centre de la galàxia", va dir.

"Forma un disc al voltant del forat negre i, a mesura que la matèria s'esquinça en acostar-se al forat negre, es formen potents dolls a banda i banda del disc, que expulsen la major part del material de tornada a l'espai, a distàncies que probablement superin el milió d´anys llum.

Les observacions de ràdio anteriors no podien manejar la brillantor extrema dels dolls i els detalls de la zona més àmplia que envolta la galàxia estaven distorsionats, però la nostra nova imatge supera aquestes limitacions".

Centaurus A és la radiogalàxia més propera a la nostra Via Làctia.

"Podem aprendre molt de Centaurus A en particular, només perquè és tan a prop i podem veure-la amb tant detall", va dir el Dr. McKinley. "No només en longituds d'ona de ràdio, sinó també a totes les altres longituds d'ona de la llum. En aquesta investigació hem pogut combinar les observacions de ràdio amb dades òptiques i de raigs X, per ajudar-nos a entendre millor la física d'aquests forats negres supermassius".


Clic per engrandir. Centaurus A és una galàxia el·líptica activa gegantina situada a 12 milions
d'anys llum. Al seu cor hi ha un forat negre amb una massa de 55 milions de sols. Aquesta imatge
composta mostra la galàxia i l'espai intergalàctic circumdant en diverses longituds dona
diferents. El plasma de ràdio es mostra en blau i sembla estar interactuant amb gas calent que
emet raigs X (taronja) i l'hidrogen neutre fred (porpra). També es mostren núvols que emeten H-alpha
(vermell) sobre la part òptica principal de la galàxia, que es troba entre les dues taques de ràdio més
brillants. El "fons" està en longituds d'ona òptiques, mostrant les estrelles de la nostra pròpia Via
Làctia que en realitat estan en primer pla. Crèdit: Connor Matherne, Louisiana State University
(Òptic/H-alpha), Kraft et al. (Raigs X), Struve et al. (HI), Ben McKinley, ICRAR/Curtin. (Ràdio).

L'astrofísic Dr. Massimo Gaspari, de l'Institut Nacional d'Astrofísica d'Itàlia, va dir que l'estudi corroborava una nova teoria coneguda com a “Acreció Freda Caòtica” (CCA-Chaotic Cold Accretion), que sorgeix en diferents camps.

"En aquest model, els núvols de gas fred es condensen a l'halo galàctic i plouen sobre les regions centrals, alimentant el forat negre supermassiu", va dir.

"Desencadenat per aquesta pluja, el forat negre reacciona vigorosament llançant energia de tornada a través de raigs de ràdio que inflen els espectaculars lòbuls que veiem a la imatge del MWA. Aquest estudi és un dels primers a sondejar amb tant detall el "clima" multifàsic del CCA en tota la gamma d'escales", va concloure el Dr. Gaspari.

El Dr. McKinley va dir que la galàxia sembla més brillant al centre, on és més activa i hi ha molta energia.

"Després és més tènue a mesura que s'allunya perquè l'energia s'ha perdut i les coses s'han calmat", va dir. "Però hi ha trets interessants on les partícules carregades s'han re-accelerat i estan interactuant amb forts camps magnètics". 


El vídeo mostra la radiogalàxia Centaurus A, que acull el forat negre d'alimentació activa més proper a la Terra. El vídeo mostra la mida aparent de la galàxia en longituds d'ona òptiques, de raigs X i submil·limètriques des de la Terra en comparació amb la Lluna. A continuació, s'allunya per mostrar l'enorme extensió de les bombolles circumdants que s'observen a longituds d'ona de ràdio. Els astrònoms han produït la imatge més completa de l'emissió de ràdio del forat negre supermassiu d'alimentació activa més proper a la Terra. Més informació fent un clic aquí. Crèdit: ESO/WFI (Optical) - MPIfR/ESO/APEX/A. Weiss et al. (submil·limètric) - NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (raigs X) - Ben McKinley, ICRAR/Curtin i Connor Matherne, Louisiana State University (ràdio).

El director del MWA, el professor Steven Tingay, va dir que la investigació va ser possible gràcies a l'amplíssim camp de visió del telescopi, a la seva magnífica ubicació radioelèctrica i la seva sensibilitat excel·lent.

"El MWA és un precursor del SKA (Matriu del Quilòmetre Quadrat), una iniciativa global per construir els radiotelescopis més grans del món a Austràlia Occidental i Sud-àfrica", va dir.

"L'ampli camp de visió i, en conseqüència, l'extraordinària quantitat de dades que podem recollir, significa que el potencial de descobriment de cada observació del MWA és molt alt. Això suposa un pas fantàstic cap al SKA encara més gran". 

Clic per engrandir. Imatge composta del telescopi SKA-Low a Austràlia Occidental. La
imatge combina una foto real (a l'esquerra) de l'estació prototip AAVS2.0 de SKA-Low, que
ja és al lloc, amb una impressió artística de les futures estacions de SKA-Low, tal com seran
construïdes. Aquestes antenes dipol, que es comptaran per centenars de milers, estudiaran
el cel radioelèctric a freqüències tan baixes com 50MHz. Crèdit: ICRAR, SKAO.

El Murchison Widefield Array, és el MWA i està gestionat i operat per la Universitat de Curtin en nom d'un consorci internacional, i es troba a l'Observatori Radioastronòmic de Murchison, a Austràlia Occidental. L'observatori és gestionat pel CSIRO, l'agència científica nacional d'Austràlia, i va ser creat amb el suport dels governs d'Austràlia i Austràlia Occidental. Reconeixem els Wajarri Yamatji com a propietaris tradicionals de l'emplaçament de l'observatori.

El Centre de Recerca de Supercomputació Pawsey de Perth -una instal·lació de supercomputació nacional de nivell 1 finançada amb fons públics- va ajudar a emmagatzemar i processar les observacions de MWA utilitzades en aquesta investigació.


Ho he vist aquí.