Uma equipe internacional de astrônomos usando dados da Agência Espacial Europeia (ESA) satélite XMM-Newton identificou há muito procurado de raios-X "echo" na galáxia NGC 4151, que promete uma nova forma de sondar Super-buracos negros em galáxias distantes. A galáxia está localizada cerca de 45 milhões de anos-luz de distância na direção da constelação de Canes Venatici.Atividade alimentado por seu buraco negro central faz NGC 4151 uma das mais brilhantes galáxias ativas em raios-X.
A maioria das grandes galáxias hospedar um furo central grande e preto, contendo milhões de vezes a massa do sol. Quando os fluxos de matéria em relação a um desses buracos negros supermassivos, as luzes da galáxia centro para cima, emitindo bilhões de vezes mais energia que o sol. Durante anos, os astrônomos têm vindo a acompanhar tal "núcleo galáctico ativo" ( AGN ) para entender melhor o que acontece à beira de um buraco negro monstro.
"Nossa análise nos permite sondar buracos negros através de uma janela diferente. Ela confirma algumas idéias de longa data sobre AGN e nos dá uma noção do que podemos esperar quando uma nova geração de baseados no espaço telescópios de raio X, eventualmente, se torna disponível", disse Abderahmen Zoghbi, um associado de pesquisa pós-doutorado na Universidade de Maryland em College Park (UMCP) e autor principal do estudo.
Uma das ferramentas mais importantes para os astrônomos que estudam AGN é uma característica de raios-X conhecida como a linha de ferro larga, agora considerado como a assinatura de um buraco negro rotativo. Átomos de ferro Excited produzir característica raios X com energias cerca de 6.000 a 7.000 volts de electrões - vários milhares de vezes a energia de luz visível - e esta emissão é conhecida como a linha K ferro.
Importa caindo em direção a um buraco negro recolhe em um disco de acreção de rotação, onde se torna comprimido e aquecido antes de finalmente derramar sobre o horizonte do buraco negro caso, o ponto além do qual nada pode escapar e os astrônomos não podem observar.
Uma misteriosa e intensa fonte de raios-X perto do buraco negro brilha em camadas do disco de superfície, fazendo com que átomos de ferro para emissão irradiar K-line. A parte interna do disco está orbitando o buraco negro tão rapidamente que os efeitos da relatividade de Einstein, entram em jogo - mais notavelmente, como o tempo fica mais lento perto do buraco negro. Estes efeitos relativistas inclinação ou alargar o sinal de uma forma distinta.
Os astrónomos previram que quando a fonte de raios-X perto do buraco negro queimado, a ampla linha de ferro K iria iluminar depois de um atraso correspondente a quanto tempo os raios-X levou para chegar e iluminar o disco de acreção. Os astrónomos chamam a reverberação processo relativista. A cada surto a partir da fonte de raios-X, um eco de luz se desvia do disco ea linha de ferro ilumina em conformidade.
Infelizmente, nem da ESA XMM-Newton, nem satélite Chandra da NASA X-ray Observatory possuem telescópios poderosos o suficiente para reverberações local de chamas individuais.
A equipe argumentou que detectar os ecos combinados de múltiplas chamas seria possível se uma quantidade suficientemente grande de dados do objeto de direito poderia ser analisado. O objeto acabou por ser a galáxia NGC 4151, que está localizado cerca de 45 milhões de anos-luz de distância, na constelação Canes Venatici. Como um dos mais brilhantes AGN em raios-X, NGC 4151 foi observada extensivamente pelo XMM-Newton.
Os astrônomos acreditam que o núcleo ativo da galáxia é alimentado por um buraco negro pesando 50 milhões de massas solares, o que sugeria a presença de um disco de acreção grande capaz de produzir ecos especialmente de longa duração e facilmente detectável.
Desde 2000, o XMM-Newton observou a galáxia com uma exposição acumulada de cerca de quatro dias. Ao analisar esses dados, os pesquisadores descobriram numerosos X-ray ecos, demonstrando pela primeira vez a realidade da reverberação relativista.
A equipe descobriu que os ecos ficaram para trás as chamas AGN por um pouco mais de 30 minutos. Se movendo na velocidade da luz, os raios X associados com o eco deve ter viajado um adicional de 400 milhões de quilômetros - o equivalente a cerca de quatro vezes a distância média da Terra do sol - do que aqueles que vieram até nós directamente a partir do flare.
"Isso nos diz que a fonte misteriosa de raios-X em AGN paira em alguma altura acima do disco de acreção", disse o co-autor Chris Reynolds, um professor de astronomia na conselheiro UMCP e Zoghbi do. Jatos de partículas aceleradas muitas vezes estão associados a AGN, e este achado com malhas sugestões recentes de que a fonte de raios-X podem estar localizados perto das bases desses jatos.
"Os dados mostram que a primeira eco vem a partir da emissão mais abrangente linha de ferro. Este origina mais próximo do buraco negro e se encaixa bem com as expectativas", disse o co-autor Andy Fabian, um astrofísico da Universidade de Cambridge, na Inglaterra.
Surpreendentemente, o ambiente extremo no centro da NGC 4151 é construído em uma escala comparável ao nosso próprio sistema solar. Se substituirmos o sol com o buraco negro, o horizonte de eventos se estenderia menos de metade da Terra, se o buraco negro gira rapidamente; mais lento giro que resultaria em um horizonte mais amplo. A fonte de raios-X que pairam acima do buraco negro e seu disco de acreção a uma distância similar à que existe entre o sol e no meio do cinturão de asteróides.
"Isolar o eco de luz de raios X em NGC 4151 é uma realização notável. Este trabalho impulsiona a ciência da AGN em uma área fundamental novo mapeamento dos bairros de buracos negros supermassivos", disse Kimberly Weaver, astrofísico da NASA Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland, que não esteve envolvido no estudo.
A detecção de raios-X ecos em AGN oferece uma nova maneira de estudar buracos negros e os seus respectivos discos de acreção. Astrônomos prevêem a próxima geração de telescópios de raios-X com a coleta de grandes áreas o suficiente para detectar o eco de um flare AGN único em muitos objetos diferentes, proporcionando assim os astrônomos com uma nova ferramenta para a relatividade testes e sondagem nas imediações de buracos negros.
O Galaxy diário via JPL / NASA e Royal Astronomical Society
Crédito da imagem: David W. Hogg, Michael R. Blanton, eo Sloan Digital Sky Survey Colaboração
Nenhum comentário:
Postar um comentário