Ezek a megfigyelések segítenek többet megtudnunk a kis fényességű aktív galaxismagokról, a táplálkozó fekete lyukak egy máig kevéssé ismert típusáról.
Az akkréció megértése
A Világegyetem szinte összes galaxisában találhatunk szupernagy tömegű fekete lyukat. Sokan közülük aktívan gyűjtik magukra a környező anyagot, ezért ezek az aktív galaxismagok erőteljes sugárzást, szeleket és sugárnyalábokat bocsátanak ki. A galaxisok mindössze 40%-ában van olyan fekete lyuk, amely visszafogottabban táplálkozik, ezek a kis fényességű aktív galaxismagok.
A fekete lyukak ilyen alacsony fényességű állapota gyakori, így nagyon fontos megérteni, hogy ezek a rendszerek a tipikus aktív galaxismagoknak megfelelően épülnek-e fel kompakt akkréciós koronggal, amelyet poros, fánk alakú struktúra (tórusz) vesz körül. A kis fényességű aktív galaxismagok részletes vizsgálatához Jon Miller (University of Michigan) és munkatársai ennek a csoportnak egy sokszor tanulmányozott, mégis kevéssé megértett tagjával foglalkoztak.
Ismerjük meg az M81-et!
A tőlünk csupán 12 millió fényévre lévő M81 spirálgalaxis a legközelebbi és egyben legfényesebbnek látszó kis fényességű aktív galaxismag otthona. A csillagváros központi fekete lyukát választották ki célpontnak a 2023-ban felbocsátott XRISM röntgentávcső hat hónapig tartó teljesítőképesség-ellenőrzéséhez. Az M81 az első kis fényességű aktív galaxismag, amelyet mikrokaloriméterrel vizsgálnak: ez a műszer képes érzékelni a fotonokat azáltal, hogy a detektor hőmérsékletének apró változásait figyeli.
A kutatók a vas különböző színképvonalaira koncentráltak: a vas 6,4 keV-os Kα-emissziós vonalát, amely akkor erősödik, amikor az aktív galaxismag közelében lévő semleges vasatomok visszaverik az akkréciós folyamat röntgensugárzását, valamint számos emissziós vonalat olyan vasatomoktól, amelyekből egy vagy két elektron kivételével mind távozott.
A diagnosztikai vonal vizsgálata
A vas Kα-vonala sok aktív galaxismag spektrumában megtalálható, és ez a kulcsa annak, hogy megtudjuk, vajon a kis fényességű aktív galaxismagok ugyanolyan akkréciós koronggal és tórusz-szerkezettel rendelkeznek-e, mint sokkal hevesebben táplálkozó társaik.
A röntgenadatok modellezése arra utal, hogy a vas Kα-vonala a fekete lyuktól 27 ezer gravitációs sugárnál nem közelebbi anyagból származik - ez nagy távolság egy átlagos, a fekete lyukat szorosan körülvevő akkréciós koronghoz képest. A kutatók szerint a vas Kα legvalószínűbb forrása egy poros tórusz-maradvány lehet, ami csak kis mértékben takarja ki a központi akkréciós korongot. Ez összhangban áll azzal az elmélettel, miszerint a kis fényességű aktív galaxismagok nagyobb fényességű állapotból indulnak, aztán lecsillapodnak, egyre lassabban kezdenek táplálkozni, és bizonyos struktúrákat, például egy tóruszt megtartanak a nagyon aktív állapotból.
A kutatók úgy vélik, hogy ezt a fajta sugárzást az is magyarázhatja, hogy az akkréciós korong belső széle távol van a fekete lyuktól, ami megfelel a sugárzás szempontjából nem hatékony akkréciós áramlásnak (radiatively inefficient accretion flow) nevezett modell előrejelzéseinek. Az XRISM adatai viszont nem igazoltak egy másik, úgynevezett mágnesesen korlátozott modellt. A jövőbeni megfigyelések, amelyek vagy mélyebbre hatolnak, vagy igyekeznek majd kimutatni a változékonyságot, jobban rávilágíthatnak a fekete lyukat körülvevő struktúrára.
Végezetül egy megjegyzés az ionizált vas emissziós vonalaival kapcsolatban: ezek a fekete lyukból kifelé fújó szélből származhatnak. Miller és munkatársai szerint az is lehetséges, hogy a Tejútrendszer központjából kiinduló, nagyléptékű, az ún. Fermi-buborékhoz hasonló képződmény kialakulását jelzik.
Forrás: https://aasnova.org/2025/06/18/xrism-spies-the-remains-of-a-galactic-donut/
Az eredményeket közlő tanulmány: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/add262
Szerző: Ujhelyi Borbála, Kutatási asszisztens
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet