“ALMA” reveals “eating chaos” and the fountain-like flow of gas around the black hole sorae space portal website

In the middle of many galaxies,Giant black hole“It exists, and in the process of inhaling large amounts of gas, it radiates an enormous amount of energy. Analyzing the flow of matter toward a black hole on a scale smaller than a few tens of light-years has not been well understood.

A research team led by Takuma Izumi of the National Astronomical Observatory of Japan is developing a broadband radio interferometer called…Alma (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Interferometer) (Atacama Desert, Chile)Galaxy constellation compassWe observed the center of the black hole and performed a detailed analysis of the flow of gas flowing into the black hole. Results,He successfully analyzed the physical state and momentum of gas on a very small scale of about one light-yearan act. This is the most accurate analysis of this type of research.

■تفاصيل الوضع حول الثقب الأسود غير معروفة.

تحتوي جميع المجرات تقريبًا على “ثقب أسود عملاق” ومن المعروف وجوده. تسحب الجاذبية القوية للثقب الأسود كمية كبيرة من المادة، ولكن نظرًا لأن حجم الثقب الأسود صغير مقارنة بقوة جاذبيته، فإن المادة المنجذبة تتركز وتخلق ازدحامًا مروريًا. ما يتكون في هذا الوقت هو “قرص التراكم“يكون.

تحتك المواد الموجودة في القرص التراكمي ببعضها البعض، وتصل درجات حرارتها إلى عدة ملايين من الدرجات المئوية، وتنبعث منها كميات هائلة من الطاقة، خاصة الأشعة السينية. وفي بعض الأحيان يكون أكبر من مجموع الإشعاع الصادر من جميع النجوم في المجرة، وتعرف المجرات التي تحتوي على مثل هذه المراكز النشطة باسم “”مجرة نشطة” يسمى.

ولأن إشعاع الطاقة يصبح أكثر كثافة كلما تحركت نحو المركز، يُعتقد أن بعض المادة الموجودة في قرص التراكم لا تسقط في الثقب الأسود، ولكنها تتطاير على الإشعاع. لقد تم تحليل تدفق المادة إلى مثل هذه الثقوب السوداء بشكل جيد من الناحية النظرية والرصدية، بدءًا من مقياس 100 ألف سنة ضوئية، والتي تشمل المجرة بأكملها، إلى مقياس مئات السنين الضوئية، وهو مقياس مركز المجرة. المجرة.

ومع ذلك، فإن كثافة المادة القريبة جدًا من الثقب الأسود عالية، مما يجعل المراقبة المباشرة صعبة. بالإضافة إلى ذلك، بالقرب من الثقب الأسود، تتغير سرعة المادة ودرجة حرارتها بشكل كبير، وتتغير الحركة أيضًا اعتمادًا على ما إذا كانت حالة المادة عبارة عن جزيئات أو ذرات أو بلازما. والتحليل الذي يأخذ هذه الأمور في الاعتبار يتطلب قدرا هائلا من الحسابات، ومن الصعب أخذها في الاعتبار من الناحية النظرية. لهذا السبب، هناك العديد من الألغاز حول حركة المادة في وحدات أصغر من بضع عشرات من السنين الضوئية، وهي قريبة جدًا من الثقب الأسود، بما في ذلك السؤال الأساسي حول ما هي نسبة المادة التي يتم امتصاصها إلى داخل الثقب الأسود أو الهروب منها حتى أنني لم أفهم حقًا.

■ مراقبة التدفق التفصيلي للغاز باستخدام “ALMA”

[▲الشكل 2: صورة ملونة زائفة لمركز مجرة ​​البوصلة تم رصدها بواسطة ALMA. تنعكس الغازات الجزيئية أول أكسيد الكربون (الأحمر) وسيانيد الهيدروجين (الأخضر)، وذرات الكربون الغازية الذرية (الأزرق)، وغاز الهيدروجين البلازما (الوردي) (مصدر الصورة: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) و T. Izumi et آل.)]

Mr. Izumi and his research team discovered an active galaxy located about 13 million light-years from Earth.Galaxy constellation compass“Observed using ALMA, the gas flow was observed a few light-years from the center of the galaxy. As a result, a range of about 6 light-years around the center,He succeeded in observing the flow of gas with the highest resolution ever recorded at about one light-yearan act.

The first observation was that light coming from the center of the galaxy was absorbed by molecular gas, creating a shadow. Detailed observations reveal that the molecular gas is moving away from the observer, which is consistent with falling toward the black hole at its center.

We also obtained observations on the momentum of the observed gas accretion disk. The gas disk’s momentum generates pressure, which supports the gas disk’s gravity, but this observation result showed that the gravity is too great to be supported by the pressure. In this case, the gas disk collapses under the influence of its own gravity and forms a complex structure.Gravity is unstable“, and the gas disk changes from rotating around the black hole to falling. This research at ALMA isThe first case in which gravitational instability was detected by observation resultshad become.

Furthermore, the gas flow in the center was quantitatively understood through the results of monitoring gas density and velocity. It has now been revealed that the amount of gas falling into the black hole, calculated based on the intensity of radiation from active galaxies, is only 3% of the gas density and velocity revealed by ALMA observations. In other words, the black hole “eats” the infalling gas, most of which flies outward.

So, how is this gas dispersed? ALMA processes gas into three phases: molecules, atoms and plasma. (※) We have clarified the details by observing them separately. It was found that all gaseous phases escape from the black hole, and that the amounts of molecular gas and atomic gas are particularly large. It also turns out that many of them are not fast enough to break through the gravity of the black hole and fly out, so they return to the accretion disk. In other words, Alma isA “fountain” of gas appears around a supermassive black holeI did it.

*…In this research, carbon monoxide and hydrogen cyanide were observed as molecular gases, carbon atoms were observed as atomic gases, and hydrogen was observed as a plasma gas.

■Tremendous achievements in supermassive black hole research

The results of this observation revealed a highly detailed picture of the flow of gas occurring around a supermassive black hole. The dynamics surrounding supermassive black holes and the conditions under which they absorb matter and grow are still poorly understood, and are also said to be involved in the evolution of the galaxies themselves, so understanding the details is extremely difficult. Important. Mr. Izumi described this result as “a tremendous achievement in the history of supermassive black hole research.”

source

• Takuma Izumi, et al. “Supermassive black hole feeding and feedback observed on subscales”. (Sciences)
• Takuma Izumi. “Finally explained! The mechanism of growth of supermassive black holes and the rotation of matter at the center of galaxies.” (ALMA)

Written by Riri Aya