穿过银河系的尘土飞扬的核心来揭开活跃超大的黑洞的秘密

解剖超姿态黑洞

使用NASA即将推出的James Webb Space望远镜的研究人员将映射和模型附近Galaxy Centaurus A的核心。

几个世纪以来,随着科技的进步,天文学家对附近的半人马座a星系的观测也在不断进步。他们像剥洋葱一样剥开星系的层层,发现其摇摆不定的形状是1亿多年前两个星系合并的结果。它也有一个活跃的超大质量黑洞它的中心周期性地发出双喷流。尽管有这些进步,半人马座A的尘埃核心仍然相当神秘。韦伯的高分辨率红外数据将使一个研究小组能够非常精确地揭示位于中心的所有东西。

Certaurus综合

Cervarus A Sports A翘曲的燃气和灰尘,这是过去碰撞和与另一个星系合并的证据。它还具有主动半乳核核,周期性地发射喷射器。它是天空中第五次最亮的星系,距离地球仅约1300万光年,使其成为研究活跃的银核的理想目标 - 一种散发性的黑洞发射喷气机和风 - 与NASA即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜。信用:X射线:NASA / CXC / SAO;光学:罗尔夫奥尔森;红外线:NASA / JPL-CALTECH;收音机:Nrao / Aui / NSF / Univ.Hertfordshire / M.Hardcastle

Cervarus A是一个星系的巨人,但它在望远镜观察中的外表可以欺骗。黑暗的粉尘通道和中央地区的浅蓝色星星,在紫外线,可见和近红外光线中显而易见,绘制一个相当低迷的景观。但是通过切换到X射线和无线电景观,更加喧闹的场景开始展开:从畸形椭圆星系的核心,材料的壮观喷射从其活性超大的黑洞中爆发,称为活跃的银核 -sending material into space well beyond the galaxy’s limits.

什么,精确地,正在发生核心造成所有这项活动?即将到来的观察由NoraLützgendorf和MacarenaGarcíaMarín使用美国国家航空航天局s詹姆斯·韦伯太空望远镜将在高分辨率中首次开始回答这些问题,将研究人员通过其尘土飞扬的核心同行。

半人马座A崩溃

Cervarus A的尘土飞扬的核心在可见光中显而易见,但它的喷气机最好地在X射线和无线电灯中看到。随着NASA的詹姆斯韦伯太空望远镜在红外光的观察中,研究人员希望能够更好地确定银河系中央超级分类黑洞的质量以及显示喷射喷射的地方的证据。信用:X射线:NASA / CXC / SAO;光学:罗尔夫奥尔森;红外线:NASA / JPL-CALTECH;收音机:Nrao / Aui / NSF / Univ.Hertfordshire / M.Hardcastle

“莱兹金奥夫解释道,”滨河A中有太多的进展。““银河系的气体,圆盘和恒星都在其中央超大的黑洞的影响下移动。Since the galaxy is so close to us, we’ll be able to use Webb to create two-dimensional maps to see how the gas and stars move in its central region, how they are influenced by the jets from its active galactic nucleus, and ultimately better characterize the mass of its black hole.”

快速回顾

让我们击中“倒带”来回顾一下关于Centaurus A所知的一点。它已经很好地研究,因为它相对附近 - 大约1300万光年 - 这意味着我们可以清楚地解决全部解决完整的银河系。它的第一个记录是在1800年代中期登录的,但天文学家在20世纪50年代之前失去了兴趣,因为星系似乎是一个安静的,如果是畸形的星系,椭圆形星系。一旦研究人员能够在20世纪40年代和50年代的射电望远镜开始观察到的射程望远镜,距离集中的一个变得彻底变得更加有趣 - 它的喷气机进入了视野。1954年,研究人员发现,Centaurus a是两个合并的星系的结果,后来估计已经发生了1亿年前。

解剖超大质量黑洞

位于星系中心的超大质量黑洞是贪婪的。它们会周期性地“吮吸”或“吞食”环绕它们运行的气体和尘埃的漩涡盘,这可能会导致大规模的外流,影响局部和更远的地方的恒星形成。当NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜开始观测星系的核心时,它的红外仪器将穿透尘埃,提供图像和高分辨率的数据,让研究人员精确地了解一个过程是如何触发另一个过程的,以及它们是如何形成一个巨大的反馈回路的。资料来源:NASA、ESA和L. Hustak (STScI)

在20世纪90年代初期,研究人员估计,大约100万年前,其活跃的银核在相反方向上射出了双射流。当检查跨电磁谱时,从X射线到无线电灯,很明显这个故事我们仍然必须学习。

“对任何星系的多波长研究就像洋葱的一层。每个波长向你展示的是不同的东西。”Marín说道。“有了韦伯的近红外和中红外仪器,我们将看到比以前观测到的冷得多的气体和尘埃,并了解更多关于银河系中心环境的信息。”

可视化WebB的数据

Lützgendorf和Marín领导的团队不仅可以通过使用韦伯拍摄图像,而是通过收集称为光谱的数据,将光线分成其组件波长,如彩虹。韦伯的光谱将揭示关于气体温度,速度和组成的高分辨率信息在银河系的中心。

特别是,韦伯的近红外光谱仪(NIRSpec)和中红外仪器(MIRI)将为研究团队提供数据的组合:一幅图像加上该图像每个像素内的光谱。这将允许研究人员从光谱中构建复杂的2D地图,这将帮助他们确定在尘埃中心的面纱后面发生了什么,并从多个角度深入分析它。

将这种造型风格与园林分析相比较。同样,植物学家根据特定的特征对植物进行分类,这些研究人员将从Webb的MIRI中对光谱进行分类,以构建“花园”或模型。“如果你从很远的地方拍下花园的快照,”Marín解释说,“你会看到一些绿色的东西,但有了韦伯,我们将能够看到单个的叶子和花朵,它们的茎,也许还有下面的土壤。”

随着研究团队挖掘光谱,它们将从花园的各个部件构建地图,将一个光谱与另一个附近的光谱相比。这类似于确定基于“茎,”“叶子”和“叶子”的比较的植物物种的植物物种。

“在涉及光谱分析时,我们进行了许多比较,”玛丽恩继续进行。“如果我比较这个地区的两个光谱,也许我会发现观察到的是突出的年轻星星。或确认哪些区域既尘土飞扬和加热。或者我们将识别来自活性银核的排放。“

换句话说,Spectra的“生态系统”具有许多级别,这将允许团队更好地精确地定义存在的东西以及它是可以通过韦伯的专用红外仪器实现的。而且,由于这些研究将建立在以前的许多人之外,研究人员将能够通过识别新功能来确认,完善或破坏新的地面。

称重中心的黑洞a

NIRSPEC和MIRI提供的图像和光谱的组合将使团队能够在Centaurus A中心创建气体和星星的速度的非常高分辨率地图。“我们计划使用这些地图来模拟整个磁盘的方式at the center of the galaxy moves to more precisely determine the black hole’s mass,” Lützgendorf explains.


观察超大质量黑洞的喷流和风如何影响它的宿主星系——以及数百万年里数十万光年之外的太空。资料来源:NASA、ESA和L. Hustak (STScI)

由于研究人员了解黑洞的重力如何控制附近的气体的旋转,他们可以使用韦伯数据来称量中心的黑洞A.通过更完整的红外数据集,它们还将确定是否有不同的部分天然气全部表现得如此。“我期待完全填写我们的数据,”Lützgendorf说。“我希望看到电离的气体是如何表现和转动的,以及我们看到喷气机的地方。”

研究人员也希望打破新的地面。“我们可以找到我们尚未考虑的东西,”Lützgendorf解释道。“在某些方面,我们将以全新的领域用韦伯覆盖。”万无一展竭诚同意,并补充说,在丰富的现有数据上建立了宝贵。“关于这些观察的最令人兴奋的方面是新发现的潜力,”她说。“我想我们可能会发现一些让我们回顾其他数据并重新诠释之前看到的东西。”

这些半人马座A的研究将作为Gillian Wright和Pierre Ferruit联合MIRI和NIRSpec保证时间观测项目的一部分进行。韦伯的所有数据最终都将存储在巴尔的摩太空望远镜科学研究所的芭芭拉·米库尔斯基太空望远镜档案(MAST)中,供公众查阅。

The James Webb Space Telescope will be the world’s premier space science observatory when it launches in 2021. Webb will solve mysteries in our solar system, look beyond to distant worlds around other stars, and probe the mysterious structures and origins of our universe and our place in it. Webb is an international program led by NASA with its partners, ESA (European Space Agency) and the Canadian Space Agency.

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