Galaksi radio berbentuk X mungkin terbentuk lebih sederhana dari yang diperkirakan

Gambar diam yang diambil dari simulasi 3D evolusi alami jet berbentuk X. Gas (merah terang) jatuh ke dalam lubang hitam, yang menembakkan sepasang pancaran relativistik (biru muda). Jet menyebar secara vertikal dan menyerang gas di sekitarnya (merah tua). Rongga kuno (biru tua) naik mengambang pada sudut ke jet propagasi vertikal untuk membentuk bentuk X. Kredit: Aretaios Lalakos/Northwestern University

Ketika para astronom menggunakan teleskop radio untuk mengintip ke langit malam, mereka biasanya melihat galaksi elips, dengan jet kembar meledak keluar dari kedua sisi lubang hitam pusat supermasif. Tetapi sesekali – kurang dari 10% dari waktu – para astronom mungkin menemukan sesuatu yang istimewa dan langka: galaksi radio berbentuk X, dengan empat pancaran yang membentang jauh ke luar angkasa.

Meskipun galaksi radio misterius berbentuk X ini telah membingungkan para astrofisikawan selama dua dekade, sebuah studi baru di Universitas Northwestern memberikan wawasan baru tentang bagaimana mereka terbentuk – dan itu sangat sederhana. Studi ini juga menemukan bahwa galaksi radio berbentuk X mungkin lebih umum daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Studi ini akan dipublikasikan pada 29 Agustus di Surat Jurnal Astrofisika. Ini merupakan simulasi akresi galaksi skala besar pertama yang melacak gas galaksi jauh dari lubang hitam raksasa Sepanjang jalan di sekitarnya.

Tampilan 3D volumetrik dari kepadatan menunjukkan evolusi normal dari pembentukan jet berbentuk X. Fusi gas membentuk aliran akresi yang dalam (merah terang) di mana kita menyaksikan pembentukan piringan akresi (kuning) yang memberi makan lubang hitam, yang melepaskan sepasang pancaran relativistik (biru muda), yang merambat secara vertikal. Gas di sekitarnya terkejut (merah tua). Rongga yang lebih tua (biru tua), diperkuat oleh aktivitas jet miring sebelumnya, naik ke atas pada sudut ke pancaran vertikal dan membentuk morfologi jet berbentuk X. Kredit: Aretaios Lalakos/Northwestern University

Kondisi sederhana menyebabkan hasil yang kacau

Dengan menggunakan simulasi baru, astrofisikawan Northwestern telah menerapkan kondisi sederhana untuk memodelkan pengumpanan lubang hitam supermasif, komposisi organik pancarannya dan Disk akumulasi. Ketika para peneliti menjalankan simulasi, kondisi sederhana secara organik dan tak terduga mengarah pada pembentukan galaksi radioaktif berbentuk X.

Anehnya, para peneliti menemukan bahwa bentuk X khas galaksi ini disebabkan oleh interaksi antara jet dan gas yang jatuh ke dalam lubang hitam. Pada awal simulasi, gas yang jatuh membelokkan pancaran yang baru terbentuk, yang menyala dan mati, bergoyang dan membengkak pasangan rongga ke arah yang berbeda menyerupai bentuk X. Namun, pancaran akhirnya menjadi cukup kuat untuk mendorong gas. Pada titik ini, jet menjadi stabil, berhenti bergoyang, dan menyebar sepanjang satu sumbu.

“Kami menemukan bahwa bahkan dengan kondisi awal yang identik sederhana, Anda bisa mendapatkan hasil yang benar-benar kacau,” kata Aretaios Lalacos dari Northwestern, yang memimpin penelitian. “Penjelasan umum untuk galaksi radio berbentuk X adalah bahwa dua galaksi bertabrakan, menyebabkan galaksi supermasif mereka bertabrakan. lubang hitam untuk bergabung, yang mengubah rotasi lubang hitam yang tersisa dan arah pancaran. Gagasan lain adalah bahwa bentuk pesawat berubah ketika berinteraksi dengan gas besar yang mengelilingi lubang hitam supermasif yang terisolasi. Sekarang, kami telah mengungkapkan, untuk pertama kalinya, bahwa galaksi radio berbentuk X sebenarnya dapat terbentuk dengan cara yang lebih sederhana. “

Lalacos adalah mahasiswa pascasarjana di Weinberg College of Arts and Sciences di Northwestern dan anggota Pusat Eksplorasi dan Penelitian Interdisipliner dalam Astrofisika (CIERA). Dia dibimbing oleh penulis penelitian bersama Sasha Chekovskoye, asisten profesor fisika dan astronomi di Universitas Northwestern dan anggota senior CIERA, dan Or Gottlieb, rekan pascadoktoral di CIERA.

bentuk X melintang

Meskipun galaksi radio memancarkan cahaya tampak, mereka juga mencakup area penyiaran radio yang luas. Mungkin galaksi radio yang paling terkenal adalah M87, salah satu galaksi paling masif di alam semesta, yang menjadi lebih populer pada tahun 2019 ketika Event Horizon Telescope mencitrakan lubang hitam supermasif pusat. Galaksi radio berbentuk X, pertama kali diciptakan pada tahun 1992, membentuk kurang dari 10% dari semua galaksi radio.

Ketika Lalakos mulai merancang lubang hitam, dia tidak mengharapkan untuk mensimulasikan galaksi berbentuk X. Sebaliknya, dia bertujuan untuk mengukur berapa banyak massa yang akan dimakan oleh lubang hitam itu. Dia memasukkan kondisi astronomi sederhana ke dalam simulasi dan membiarkannya berjalan. Lalakos awalnya tidak menyadari pentingnya bentuk-X yang muncul, tetapi Tchekhovskoy menanggapi dengan antusias.

“Dia berkata, ‘Bung, ini sangat penting!’ “Dia memberi tahu saya bahwa para astronom telah memperhatikan ini dalam kehidupan nyata dan tidak tahu bagaimana itu terbentuk. Kami membuatnya dengan cara yang tidak pernah diperkirakan sebelumnya.”

Dalam simulasi sebelumnya, astronom lain telah mencoba membuat struktur berbentuk X secara artifisial untuk mempelajari bagaimana mereka muncul. Tapi mimikri Lalacos secara organik mengarah ke bentuk X.

“Dalam simulasi saya, saya mencoba untuk tidak berasumsi apa-apa,” kata Lalacos. “Biasanya, para peneliti akan menempatkan lubang hitam di tengah-tengah kisi yang disimulasikan dan menempatkan piringan gas besar di sekitarnya yang telah terbentuk, dan kemudian mereka mungkin menambahkan gas di sekitarnya di luar piringan. Dalam penelitian ini, simulasi dimulai tanpa cakram. , tapi tak lama kemudian salah satu dari mereka terbentuk saat gas yang berputar mendekati lubang hitam. Kemudian piringan ini memberi makan lubang hitam dan menciptakan pancaran. Saya membuat asumsi yang paling sederhana, jadi hasilnya sangat mengejutkan. Ini pertama kalinya ada yang melihat Morfologi pembentuk X dalam simulasi dari kondisi awal yang sangat sederhana.”

‘Saya tidak cukup beruntung untuk melihat mereka’

Karena bentuk X hanya muncul di awal simulasi – sampai jet memadat dan stabil – Lalakos percaya radio berbentuk X galaksi Mereka mungkin muncul lebih sering, tetapi bertahan untuk waktu yang sangat singkat, lebih banyak di alam semesta daripada yang diperkirakan sebelumnya.

“Mungkin muncul setiap kali lubang hitam mendapat gas baru dan mulai makan lagi,” katanya. “Jadi itu mungkin sering terjadi, tetapi kita mungkin tidak cukup beruntung untuk melihatnya karena itu hanya terjadi selama kekuatan jet terlalu lemah untuk mendorong gas menjauh.”

Selanjutnya, Lalakos berencana untuk terus menjalankan simulasi untuk lebih memahami bagaimana bentuk X ini terlihat. Dia ingin bereksperimen dengan ukuran piringan akresi dan rotasi lubang hitam pusat. Dalam simulasi lain, Lalakos menyertakan disk kumulatif yang hampir tidak ada hingga mencapai ukuran yang sangat besar—tidak ada yang menghasilkan bentuk X yang sulit dipahami.

“Untuk sebagian besar alam semesta, tidak mungkin untuk memperbesar secara langsung di pusat dan melihat apa yang terjadi di dekat lubang hitam,” kata Lalacos. “Dan bahkan hal-hal yang dapat kita amati, kita terbatas dalam waktu. Jika lubang hitam supermasif telah terbentuk, kita tidak dapat memantau evolusinya karena umur manusia terlalu pendek. Dalam kebanyakan kasus, kita mengandalkan simulasi untuk memahami apa yang terjadi. dekat lubang hitam.”

Penelitian ini berjudul “Menjembatani Bondi dan Skala Horizon Peristiwa: Simulasi GRMHD 3D Mengungkapkan Morfologi Radio Berbentuk X”.


NGC 541 memberi makan galaksi tidak beraturan dalam gambar Hubble baru


informasi lebih lanjut:
Menjembatani Timbangan Bondi dan Cakrawala Peristiwa: Simulasi GRMHD 3D mengungkapkan morfologi galaksi radio berbentuk X, Surat Jurnal Astrofisika (2022). arxiv.org/abs/2202.08281

kutipan: Galaksi radio berbentuk X mungkin terbentuk lebih sederhana dari yang diperkirakan (2022, 29 Agustus) Diperoleh pada 29 Agustus 2022 dari https://phys.org/news/2022-08-x-shaped-radio-galaxies-simply.html

Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Sekalipun ada kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.

READ  Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA mengambil gambar gugusan bintang yang menakjubkan

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *