Skolimowane strumienie (dżety) dostarczają astronomom najsilniejszych dowodów na to, że w sercach większości galaktyk czają się supermasywne czarne dziury. Niektóre z nich wydają się być aktywne, pochłaniają materię z otoczenia i wyrzucają strumienie ze skrajnie wysokimi prędkościami, podczas gdy inne pozostają w stanie spoczynku a nawet uśpienia. Dlaczego niektóre czarne dziury ucztują, a inne głodują? Ostatnie obserwacje z SOFIA rzucają nowe światło na to pytanie.
Dane z SOFIA wskazują, że pola magnetyczne są pułapkami i zamykają pył w pobliżu centrum aktywnej galaktyki Cygnus A, co powoduje, że supermasywna czarna dziura w jej centrum nie ma się czym żywić.
Zunifikowany model, który próbuje wyjaśnić różne właściwości aktywnych galaktyk, mówi, że jądro jest otoczone obłokiem pyłowym o kształcie torusa. To, w jaki sposób tworzy się i utrzymuje taka struktura, nigdy nie było jasne, ale nowe wyniki wskazują, że pola magnetyczne mogą być odpowiedzialne za utrzymywanie pyłu na tyle blisko, by mógł zostać pochłonięty przez głodną czarną dziurę. W rzeczywistości jedną z podstawowych różnic między aktywnymi galaktykami, takimi jak Cygnus A i ich mniej aktywnymi kuzynami, takimi jak Droga Mleczna, może być obecność lub brak silnego pola magnetycznego wokół czarnej dziury.
Chociaż pola magnetyczne na niebie są trudne do obserwacji, astronomowie wykorzystują spolaryzowane światło – optyczne, pochodzące z rozpraszania i radiowe z przyspieszających elektronów – do badania pól magnetycznych w galaktykach. Ale fale optyczne są zbyt krótkie, a radiowe zbyt długie, by móc bezpośrednio obserwować pyłowy torus. Promieniowanie podczerwone obserwowane przez SOFIA jest do tego najbardziej odpowiednie, dzięki czemu naukowcy po raz pierwszy mają szansę odizolować i dostrzec sam torus.
Nowe urządzenie zainstalowane na SOFIA, HAWC+ (High-resolution Airborne Wideband Camera-plus), jest wyjątkowo czułe na emisję w podczerwieni pochodzącą od ustawionych ziaren pyłu. Okazało się, że jest to skuteczna technika do badania pól magnetycznych i testowania fundamentalnych przewidywań zunifikowanego modelu: roli pyłowego torusa w zjawiskach aktywnych galaktyk.
Ostatnie obserwacje serca Cygnus A wykonane za pomocą HAWC+ pokazują promieniowanie podczerwone zdominowane przez dobrze wyrównaną strukturę pyłową. Łącząc te wyniki z danymi archiwalnymi z Obserwatorium Herschela, Kosmicznego Teleskopu Hubble’a oraz Gran Telescopio Canarias, zespół badawczy odkrył, że ta potężna aktywna galaktyka, ze swoimi słynnymi dżetami, jest w stanie utrzymać przesłaniający ją torus, który zasila supermasywną czarną dziurę, za pomocą silnych pól magnetycznych.
Cygnus A jest doskonałym miejscem do badania tego, jaką rolę odgrywa pole magnetyczne w ograniczaniu pyłowych torusów i przekazywaniu materii na supermasywną czarną dziurę, ponieważ jest najbliższą nam i najpotężniejszą aktywną galaktyką. Konieczne są dalsze obserwacje różnych typów galaktyk, aby uzyskać pełen obraz tego, jak pola magnetyczne wpływają na ewolucję środowiska otaczającego supermasywne czarne dziury. Jeżeli, na przykład, HAWC+ ujawni silnie spolaryzowaną emisję w podczerwieni pochodzącą ze źródła aktywnych galaktyk, ale nie ze spokojnych galaktyk, będzie to wspierać pogląd, że pola magnetyczne regulują karmienie czarnych dziur i wzmocnią pewność astronomów do zunifikowanego modelu aktywnych galaktyk.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej:
Magnetic Fields May Be the Key to Black Hole Activity
Źródło: NASA
Na zdjęciu: Wizja artystyczna jądra Cygnus A, wraz z pyłowym torusem oraz strumieniami (dżetami) wystrzeliwującymi z jego środka. Zilustrowano pola magnetyczne uwięzione w pyłowym torusie. Źródło: NASA/SOFIA/Lynette Cook
