Innovation

Kall gas kastar nytt ljus på svarta hål

Almas närbild av mitten av galaxen NGC 1377 avslöjar en virvlande stråle. I den färgkodade bilden syns rödaktiga moln av gas som är på väg bort från oss, och blåaktiga moln som är på väg emot oss relativt galaxens mitt. Foto: CTIO/H. Roussel m. fl./ESO (vänsterpanel); ALMA/ESO/NRAO/S. Aalto & F. Costagliola (ovan t. h.); S. Aalto (nedan t. h.)
Almas närbild av mitten av galaxen NGC 1377 avslöjar en virvlande stråle. I den färgkodade bilden syns rödaktiga moln av gas som är på väg bort från oss, och blåaktiga moln som är på väg emot oss relativt galaxens mitt. Foto: CTIO/H. Roussel m. fl./ESO (vänsterpanel); ALMA/ESO/NRAO/S. Aalto & F. Costagliola (ovan t. h.); S. Aalto (nedan t. h.)
Alma-teleskopet i Chile. Foto: ESO/B. Tafreshi, licens: CC
Alma-teleskopet i Chile. Foto: ESO/B. Tafreshi, licens: CC

Svenska forskare har för första gången observerat en kall jetstråle ur ett svart hål.

Publicerad

70 miljoner ljusår från jorden sprutas en jetstråle ut ur galaxen NGC 1377. Strålen är omkring 500 ljusår lång och gasen i den rör sig i en hastighet av mellan 300 och 800 kilometer i sekunden. Att jetstrålar med het plasma trycks ut ur galaxer är inte ovanligt, där inne bildas de nära supermassiva svarta hål, men just den här är den första i sitt slag: Den består till skillnad från de andra av kall gas. Strålens temperatur ligger temperatur mellan –263 och –163 grader celsius.

Susanne Aalto, professor i radioastronomi vid Chalmers har tillsammans med ett internationellt forskarlag studerat NGC 1377:s märkliga jetstråle. Observationerna skedde vid ALMA-teleskopet, som är placerat på en ökenplatå i Chile. När Ny Teknik når henne ägnar hon en semesterdag åt att besöka sitt kontor och studera nyinkomna bilder från teleskopet.

Vad berättar den här upptäckten om svarta hål?

– Det korta svaret är att det berättar att det är så mycket vi inte vet.

Det längre svaret har att göra med vilken fas i sin existens som det svarta hålet befinner sig i. Den kalla gasen kan vara viktig just för det svarta hålets tillväxtfas och hjälper det att växa mer effektivt. Strålen är också tyngre än vanliga jetstrålar, vilket innebär att den samtidigt som den drar in gas till det svarta hålet transporterar bort stora gasmängder från galaxens mitt. Därmed borde tillväxtfasen också snart avta.

– En annan teori är att det är en väldigt kvävd och svag plasmastråle som drar med sig kall gas, säger Susanne Aalto.Hon påpekar att diskussionerna om vad fyndet betyder går heta både inom forskarvärlden i stort och inom hennes egen forskargrupp.

Varför är de kalla strålarna så ovanliga?

– Det utflöde vi ser är max en halv miljon år gammalt, och det är en väldigt kort tid i livet för en galax. Om de här strålarna faktiskt är ovanliga kan det bero på att de bara finns i en kort fas, när ett svart hål växer till sig kraftigt. Det är i alla fall en teori. Men det finns ju också en möjlighet att vi kommer att hitta fler liknande jetstrålar med ALMA-teleskopet i framtiden.

Den andra speciella upptäckten som hennes forskargrupp gjort vid ALMA-observatoriet är att jetstrålen ser ut att byta riktning.

– Vi har försökt förklara observationerna på andra sätt, men den enklaste är att jetstrålen precesserar - alltså att dess axel roterar ungefär som vattenspridaren i en trädgård. Det är oklart vad som orsakar precessionen - ett ojämnt inflöde av gas, eller att det finns två svarta hål istället för ett.

Svaret på den frågan kan möjligen finnas i nya, extremt skarpa, bilder från ALMA-observatoriet.

Även om galaxen NGC 1377 med världsrymds-perspektiv ligger nära oss kan det vara svårt att se på vilket sätt upptäckten är viktig för gemene jordbo. Men forskningen kan säga något även om vår egen hemvist i universum menar Susanne Aalto:

– Det kommer att påverka vår syn på hur galaxer utvecklas, och på så sätt vår syn på hela universums utveckling - ytterst hur vår egen galax utvecklas. De flesta galaxer verkar ha ett supermassivt svart hål i sitt inre. Det gäller även vår egen galax, men det befinner sig i svältfas. För att förstå livscykeln hos svarta hål är det intressant att studera ett som är i ett annat mycket mer aktivt skede som det i NGC1377.

– Kanske har vi nu hittat en viktig pusselbit till hur svarta hål växer tillsammans med sin värdgalax. Man vet att tyngden hos det svarta hålet är stark kopplat till massan hos värdgalaxen, men inte varför det är så. Jetstrålar och utflöden från de svarta hålen kan vara länken som binder dem samman. Vi söker dessutom fortfarande svaret på frågan om hur de första svarta hålen skapades i universums barndom.

Gilla Ny Teknik på Facebook