Misja NASA WISE zagląda w otoczenie niegrzecznej czarnej dziury

Misja NASA WISE zagląda w otoczenie niegrzecznej czarnej dziuryOriginal Press Release
Astronomowie badający niebo za pomocą sondy NASA WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer ) zdobili rzadkie dane rozpalającej się czarnej dziury, ujawniające nowe szczegóły na temat tych potężnych obiektów i wyrzucanych przez nie dżetów.

Spróbujmy sobie wyobrazić jak by to było, gdyby na Słońcu zdarzały się losowe, gwałtowne rozbłyski, w wyniku których nasza gwiazda zwiększałaby swą jasność trzykrotnie w ciągu kilku zaledwie godzin, by następnie pociemnieć. Taką właśnie furię wykrył w obserwowanym dżecie WISE. A dzięki jego możliwościom obserwacji w podczerwieni po raz pierwszy mogliśmy przyjrzeć się z bliska wewnętrznym obszarom u nasady dżetów emitowanych przez czarną dziurę o masie gwiazdowej i zbadać ich fizykę

Poshak Gandhi
JAXA

Czarną dziurę, o katalogowym oznaczeniu GX 339-4, obserwowano już wcześniej. Leży w odległości ponad 20.000 lat świetlnych od Ziemi w pobliżu centrum Galaktyki. Obiekt ten ma masę co najmniej sześć razy większą od Słońca. GX 339-4 okrąża towarzysząca jej gwiazda, z której gaz przepływa do czarnej dziury. Większość tej materii jest wciągana do czarnej dziury, a pozostała część jest wyrzucana w postaci strug gazu przyspieszonego do prędkości bliskiej prędkości światła.

„Aby dostrzec aktywność rozbłyskową czarnej dziury, musimy patrzeć we właściwe miejsce we właściwym czasie „- mówi Peter Eisenhardt, naukowiec projektu WISE w Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie w Kalifornii. -” WISE wykonywał czułe zdjęcia podczerwone co 11 sekund przez cały rok, obejmujące całe niebo, umożliwiając nam wychwycenie tego rzadkiego zjawiska.”

Obserwacja zmienność dżetu była możliwa ze względu na wielokrotnie wykonywane zdjęcia tego samego regionu nieba w ramach projektu NEOWISE, misji sondy mającej polować na asteroidy. Dane WISE umożliwiły zespołowi przyjrzenie się z bliska bardzo małemu obszarowi u nasady dżetu emitowanego przez czarną dziurę. Wielkość badanego regionu można porównać do 10-centówki widzianej w odległości dzielącej nas od Słońca.

Wyniki – wykazując ogromne i losowe wahania aktywności dżetu trwające od kilkunastu sekund do kilku godzin – zaskoczyły zespół. Obserwacje przypominają barwy taniec podczerwieni i pokazują, jak bardzo zmienia się wielkość podstawy dżetu. Jego promień wynosi około 24 140 km, i okresowo ulega dramatycznym zmianom zwiększając się 10 i więcej razy.

Nowe dane umożliwiły także astronomom dokonanie nowych, dokładniejszych pomiarów pola magnetycznego czarnej dziury, które jest 30000 razy silniejsze niż to generowane przez Ziemię na jej powierzchni. Tak silne pole jest niezbędne do przyspieszenia i ukierunkowania przepływu materii w wąski strumień.

Źródła:

NASA's WISE Mission Captures Black Hole's Wildly Flaring Jet

Astronomers using NASA's Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) have captured rare data of a flaring black hole, revealing new details about these powerful objects and their blazing jets.

Scientists study jets to learn more about the extreme environments around black holes. Much has been learned about the material feeding black holes, called accretion disks, and the jets themselves, through studies using X-rays, gamma rays and radio waves. But key measurements of the brightest part of the jets, located at their bases, have been difficult despite decades of work. WISE is offering a new window into this missing link through its infrared observations.

„Imagine what it would be like if our sun were to undergo sudden, random bursts, becoming three times brighter in a matter of hours and then fading back again. That's the kind of fury we observed in this jet,” said Poshak Gandhi, a scientist with the Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). He is the lead author of a new study on the results appearing in the Astrophysical Journal Letters. „With WISE's infrared vision, we were able to zoom in on the inner regions near the base of the stellar-mass black hole's jet for the first time and observe the physics of jets in action.”

The black hole, called GX 339-4, had been observed previously. It lies more than 20,000 light-years away from Earth near the center of our galaxy. It has a mass at least six times greater than the sun. Like other black holes, it is an ultra-dense collection of matter, with gravity that is so great even light cannot escape. In this case, the black hole is orbited by a companion star that feeds it. Most of the material from the companion star is pulled into the black hole, but some of it is blasted away as a jet flowing at nearly the speed of light.

„To see bright flaring activity from a black hole, you need to be looking at the right place at the right time,” said Peter Eisenhardt, the project scientist for WISE at NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Calif. „WISE snapped sensitive infrared pictures every 11 seconds for a year, covering the whole sky, allowing it to catch this rare event.”

Observing the jet's variability was possible because of images taken of the same patch of sky over time, a feature of NEOWISE, the asteroid-hunting portion of the WISE mission. WISE data enabled the team to zoom in on the very compact region around the base of the jet streaming from the black hole. The size of the region is equivalent to the width of a dime seen at the distance of our sun.

The results surprised the team, showing huge and erratic fluctuations in the jet activity on timescales ranging from 11 seconds to a few hours. The observations are like a dance of infrared colors and show that the size of the jet's base varies. Its radius is approximately 15,000 miles (24,140 kilometers), with dramatic changes by as large as a factor of 10 or more.

„If you think of the black hole's jet as a firehose, then it's as if we've discovered the flow is intermittent and the hose itself is varying wildly in size,” Poshak said.

The new data also allowed astronomers to make the best measurements yet of the black hole's magnetic field, which is 30,000 times more powerful than the one generated by Earth at its surface. Such a strong field is required for accelerating and channeling the flow of matter into a narrow jet. The WISE data are bringing astronomers closer than ever to understanding how this exotic phenomenon works.

A video showing variations of the black hole jet, as seen via WISE observations, is online at http://www.astro.isas.jaxa.jp/~pgandhi/wise_gx339/wise_blackhole_anim.html .

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *