XMM-Newton detecteert ultrasnelle zwartegatwind in Markarian 817
Markarian 817 is een Seyfert 1-sterrenstelsel dat ongeveer 430 miljoen lichtjaar van ons is verwijderd in de richting van het sterrenbeeld Draco – Draak. Het bevat een supermassief zwart gat met een massa van 81 miljoen zonsmassa.
In het centrum van elk groot sterrenstelsel bevindt zich een superzwaar zwart gat waarvan de enorme aantrekkingskracht gas uit de omgeving aanzuigt.
Terwijl het gas naar binnen spiraalt, verzamelt het zich in een platte accretieschijf rond het zwarte gat, waar het opwarmt en oplicht.
Na verloop van tijd passeert het gas dat zich het dichtst bij het zwarte gat bevindt het “pint of no return” en wordt opgeslokt.
Zwarte gaten verbruiken echter slechts een fractie van het gas dat naar hen toestroomt.
Terwijl het een zwart gat draait wordt er wat materie terug de ruimte in geslingerd, net zoals een rommelige peuter veel morst van water op zijn bord ligt.
In meer dramatische periodes zal een zwart gat de hele eettafel omdraaien: het gas in de accretieschijf wordt met zulke hoge snelheden in alle richtingen weggeslingerd dat het het omringende interstellaire gas opruimt.
Dit berooft niet alleen het zwarte gat van voedsel maar het betekent ook dat er zich geen nieuwe sterren kunnen vormen n een uitgestrekt gebied en hierdoor verandert de structuur van et sterrenstelsel.
Tot nu toe werd deze ultrasnelle zwartegatwind alleen waargenomen als bij afkomstig was van extreem heldere accretieschijven die zich aan de grens bevinden van de hoeveelheid materie die ze kunnen aanzuigen.
Deze keer heeft de XMM-Newton ruimtetelescoop van de ESA ultrasnelle wind gedetecteerd in Markarian 817. Dit is een sterrenstelsel waarvan je zou kunnen zeggen dat het zwarte gat er in slechts aan het snacken was.
“Je zou een heel snelle wind kunnen verwachten als een ventilator op de hoogste stand staat”, zegt dr. Miranda Zak, astronoom aan de universiteit van Michigan.
“In het sterrenstelsel dat we bestudeerden Markarian 817 genaamd, stond de ventilator op een lager vermogen aan, maar er werden nog steeds ongelooflijk energieke winden geproduceerd.”
“Het is zeer ongebruikelijk om ultrasnelle winden waar te nemen, en nog minder gebruikelijk om winden te detecteren die voldoende energie hebben om het karakter van het gaststelsel te veranderen.”
“Het feit dat Markarian 817 deze winden ongeveer een jaar lang produceerde, terwijl ze zich niet in een bijzonder actieve toestand bevonden, suggereert dat zwarte gaten hun gaststelsels veel meer kunnen hervormen dan eerder werd gedacht”, zegt dr. Elias Kammoun, astronoom aan de Roma Tre University.
Actieve galactische kernen Zenden hoogenergetisch licht uit, inclusief röntgenstraling. Markarian 817 viel de astronomen op omdat het verschrikkelijk stil werd.
Volgens dr. Zak was het röntgensignaal zo zwak dat ze bang was dat ze iets verkeerds deed.
Vervolgwaarnemingen van de XMM-Newton onthulden wat er werkelijk aan de hand was: ultrasnelle winden die uit de accretieschijf kwamen, gedroegen zich als een sluier en blokkeerden de röntgenstraling die uit de directe omgeving van het zwarte gat werd uitgezonden.
Deze metingen warden ondersteund door waarnemingen met de NuSTAR-telescoop van de NASA.
Een gedetailleerde analyse van de röntgenmetingen toonde aan dat het centrum van Markarian 817, in plaats van een enkel “wolkje” gas uit te zenden, een storm veroorzaakte over een groot gebied in de accretieschijf.
De wind hield honderden dagen aan en bestond uit ten minste drie verschillende componenten, die elk met enkele procenten van de lichtsnelheid bewogen.
Dit lost een open puzzel op in ons begrip van hoe zwarte gaten en de sterrenstelsels eromheen elkaar beïnvloeden.
Er zijn veel sterrenstelsels – waaronder de Melkweg – die grote gebieden rond hun centra lijken te hebben waarin heel weinig nieuwe sterren ontstaan.
Dit zou kunnen worden verklaard door de winden van zwarte gaten die het stervormende gas opruimen, maar dit werkt alleen als de winden snel genoeg zijn, lang genoeg aanhouden en worden gegenereerd door zwarte gaten met een typisch activiteitsniveau.
“Veel openstaande problemen bij het onderzoek naar zwarte gaten zijn een kwestie van het bereiken van detecties door middel van lange waarnemingen die zich over vele uren uitstrekken om zo belangrijke gebeurtenissen vast te leggen”, zegt dr. Norbert Schartel, projectwetenschapper bij de XMM-Newtonmissie.
“Dit onderstreept het grote belang van de XMM-Newton-missie voor de toekomst. Geen enkele andere missie kan de combinatie bieden van zijn hoge gevoeligheid en zijn vermogen om lange, ononderbroken waarnemingen te doen.”
Een artikel over de bevindingen werd in de Astrophysical Journal Letters gepubliceerd.
Artikel: Miranda K. Zak et al. 2024. Fierce Feedback in an Obscured, Sub-Eddington State of the Seyfert 1.2 Markarian 817. ApJL 962, L1; doi: 10.3847/2041-8213/ad1407
Eerste publicatie: 3 februari 2023
Bron: sci-news
