Et aktivt supermassivt sort hull er et av de største underverkene i kosmos. Det tette, usynlige objektet, hvis masse kan være milliarder av ganger solens masse, er omgitt av en enorm virvlende skive og en torus av materie som brenner av lys mens den spirerer seg inn i midten av det sorte hullet. Men hvor store blir disse strukturer?
For første gang har den entydige deteksjonen av nær-infrarødt lys avslørt utkanten av en massiv akkresjonsskive som omgir et supermassivt svart hull hundrevis av millioner ganger solens masse i en galakse kalt III Zw 002, lokalisert 1,17 milliarder lys- år unna.
Disse funnene, ledet av astronomen Denimara Díaz dos Santos fra National Institute for Space Research i Brasil, avslørte en akkresjonsskive omtrent 52 lysdager fra det sorte hullet. Denne målingen vil gi en bedre forståelse av hvordan gigantiske sorte hull drives.
Saken rundt et sort hull er vanskelig å rekonstruere. Til tross for størrelsen og lysstyrken til materialet rundt, betyr avstanden mellom oss og galaksen at de fortsatt er for små til å skjelne mange detaljer. Ute av stand til å avbilde materie direkte, blir lys fanget fra den omkringliggende galaksen analysert for spesifikke signaturer som indikerer tilstedeværelsen av en akkresjonsskive.
Et av disse tegnene er den såkalte doble toppen i strålingsspekteret. Dette skjer som et resultat av rotasjon. Emisjon er lyset som sendes ut når et opphisset atom mister energi, denne energien manifesterer seg i form av en glød, hvis bølgelengde avhenger av atomets grunnstoff. Forestill deg nå akkresjonsskiven rundt det sorte hullet som en plate på en platespiller. En del av disken beveger seg mot deg, den andre delen beveger seg bort fra deg. Den delen av skiven som beveger seg mot oss skyver lyset slik at bølgelengdene forkortes, mens delen som beveger seg bort fra oss strekker dem. Dette betyr at strålingen fra et bestemt grunnstoff vises ved to bølgelengder, og skaper en dobbel topp i spekteret.
Doble topper rundt supermassive sorte hull har blitt oppdaget før, men de tidligere deteksjonene kom fra et punkt relativt nærme det sorte hullet, kjent som smallinjeområdet. Dette gir ikke mye informasjon om hele omfanget av akkresjonsdisken.
Díaz dos Santos og kollegene hans fant to doble topper – og begge var ikke fra den smale linjeregionen, men mye lenger unna det sorte hullet, i den såkalte brede linjeregionen av akkresjonsskiven. Dette er den første deteksjonen av doble topper i bredlinjeområdet og den første deteksjonen av doble topper med et nær-infrarødt instrument. "Å finne slike dobbeltoppede profiler for første gang setter harde begrensninger på geometrien til en region som ellers ikke kan bestemmes," sier astrofysiker Alberto Rodríguez-Ardila ved National Astrophysical Laboratory i Brasil. "Og nå har vi klare bevis på fôringsprosessen og den indre strukturen til en aktiv galakse."
Den første doble toppen, fra den indre delen av bredlinjeområdet, tilhørte hydrogen. Simuleringene antyder at det var 16,77 lysdager unna det sorte hullet. Det andre påviste oksygenet var fra utkanten av regionen, omtrent 18,86 lyse dager fra det sorte hullet. Simuleringene antyder også at området med bred linje strekker seg til en radius på 52,43 lysdager fra det sorte hullet. Dette er 9,078 astronomiske enheter. Til sammenligning er Pluto 40 AU fra solen.
Det virker enormt, og for oss er det det, men det stemmer overens med forsøk på å måle størrelsen på akkresjonsskiver ved å bruke ekkoene av lys som spretter fra den indre kanten av torusen, en størrelse forskerne kaller "kompakt" i papiret sitt. Teamet vil fortsette å observere galaksen for å se om dens nåværende oppførsel stemmer overens med spådommene deres.
Les også: