Astronomisch Nieuws

Astronomen zien binnenste stofring van een actieve galactische kern

Astronomen hebben met behulp van de CHARA Array interferometer van de Mount Wilson sterrenwacht de langgezochte, binnenste stofring rond een supermassief zwart gat in het sterrenstelsel NGC 4151 gevonden. Dit is een actief spiraalstelsel op een afstand van ongeveer 62 miljoen lichtjaar in de richting van het sterrenbeeld Jachthonden – Canes Venatici. CHARA staat voor Center for High Angular Resolution Astronomy.

NGC 1451 waargenomen met de CHARA Array
Kishimoto en anderen legden een lang gezocht beeld vast van het stoffige binnengebied in NGC 4151. Credit: Georgia State University / CHARA Array.

Een actieve galactische kern is een relatief klein gebied in het centrum van sommige sterrenstelsels dat een ongewoon grote helderheid heeft. De “motor” van een actieve galactische kern is een schijf van gas die rond een supermassief zwart gat draait.

Terwijl materiaal in de omliggende regio naar het centrum wordt getrokken, vormt het gas een hete en heldere schijfachtige structuur. In sommige gevallen komt er een jet uit de buurt van het zwarte gat in een richting die haaks op de schijf staat. Deze platte structuur is echter nooit direct gezien omdat hij veel te klein is om door conventionele telescopen te worden vastgelegd.

Een manier om deze belangrijke structuur te zien is door direct een buitenste “stoffige ring” te zien – interstellair gas bevat stofkorrels, kleine vaste deeltjes gemaakt van zware elementen, die alleen kunnen overleven in het buitenste gebied waar de temperatuur laag genoeg is (minder dan 1500 K).

Het verhitte stof zendt thermische infraroodstraling uit en zou er dus uitzien als een buitenste ring rond het zwarte gat, als het centrale systeem inderdaad een platte structuur heeft. De detectie van zijn structuur zou een belangrijke stap zijn om af te bakenen hoe de centrale motor werkt.

Met behulp va de CHARA Array van de Mount Wilson sterrenwacht ontdekten de astronomen de stoffige ring, in een rechte hoek ten  opzichte van de jet in het centrum van NGC 4151.

De afgelopen 40 jaar geloofden astronomen dat deze stoffige ring een sleutel is tot het begrijpen van verschillende kenmerken van aangroeiende superzware zwarte gatensystemen. De eigenschappen die nu worden waargenomen hangen af van het feit of men een verduisterd zicht vanaf de rand of een helder zicht van bovenaf heeft op de kern van het actieve sterrenstelsel. De detectie van deze ringachtige structuur bevestigt dit model.

Bovendien is de detectie waarschijnlijk niet alleen een indicatie van een platte constructie. Aanvullende studies hebben aangetoond dat de structuur gezien bij iets langere infrarode golflengtes, overeenkomend met een nog groter buitengebied, langwerpig lijkt langs de jet en niet in een rechte hoek.

Dit is geïnterpreteerd als een indicatie voor een stoffige wind die in de richting van de jet wordt geblazen.

De huidige bevinding dat de binnenste structuur plat en loodrecht op de jet staat is een belangrijke link naar de winderige structuur en zijn interactie met de rest van het sterrenstelsel rondom het actieve zwarte gatensysteem.

Deze baanbrekende waarnemingen bepaalden de grootte en oriëntatie van de stoffige schijf.

De bevindingen werden in The Astrophysical Journal gepubliceerd.

Artikel: Makoto Kishimoto et al. 2022. The Dust Sublimation Region of the Type 1 AGN NGC 4151 at a Hundred Microarcsecond Scale as Resolved by the CHARA Array Interferometer. ApJ 940, 28; doi: 10.3847/1538-4357/ac91c4

Eerste publicatie: 20 november 2022
Bron: sci-news