研究银河中心外流为雅典娜做准备的新方法

星系中心超大质量黑洞驱动气体外流的艺术印象。 图片来源:NASA/JPL-Caltech

与我们的银河系不同,一些星系的中心有一个活跃的黑洞,驱动着强大的气体外流。 但我们对它们的影响和起源知之甚少。 ESA 未来的 X 射线任务雅典娜将改变这一点。 为了准备在 2030 年代发射,来自 SRON 和 UvA 的天文学家现在已经开发出一种使用 Athena 来研究这些外流的新方法。

天文图片通常充满银河系的星星,但其中一些是冒名顶替者。 实际上,有些点不是简单的恒星,而是整个星系的中心。 它们是如此遥远,它们看起来像一个微弱的点,与星星融为一体。 这个把戏骗了天文学家几十年,直到 1950 年代,这就是为什么我们称它们为准星体,或简称类星体。 天文学家发现一些点的光谱发生了高度红移,这表明在很远的距离上一颗恒星在地球上是看不见的。

最终,天文学家意识到类星体发出的光必须来自星系中心——称为活动星系核 (AGN)——可能由超大质量黑洞提供动力。 宇宙学模型预测,这些活动星系核是改变星系演化的动力,通过从附近吸引和喷射大量物质来改变星系的演化。

Elisa Costantini 和她在 SRON 荷兰空间研究所的团队,包括 Anna Juranova,并与阿姆斯特丹大学的 Phil Uttley 合作,正在使用 X 射线太空望远镜研究这些来自 AGN 的流出物。 为了准备发射 ESA 的新 X 射线任务 Athena(将于 2030 年代初发射并由 SRON 做出重大贡献),该团队开发了一种研究 AGN 流出的新方法。 AGN 的亮度随时间变化很大,尤其是在 X 射线中。 研究人员将使用雅典娜的 X 射线光谱来观察流出物对这些亮度变化的反应。

“最后,我们想了解是什么驱动了外流以及它们对宿主星系的影响,”领导这项工作的 Juranova 说。 “为此,我们需要知道流出的密度和位置。并且要知道我们需要有关来自活动星系核的光将流出的气体电离的时间尺度的信息。感谢我们的模拟,我们找到了一种测量方法“这种气体反应在具有不同特性的流出物中。当我们从 Athena 获得实际数据时,我们会将它们与我们的模型进行比较,并确定哪一个与观察结果最匹配。”

为了通过他们的行为来识别流出,研究团队使用了频率分析。 Juranova 说:“您可以将其与荷兰的温度进行比较。它以每天的周期上升和下降,但也以年周期为周期。通过我们使用的分析,您可以轻松解开不同类型的变化,因为它们以与这两个周期相对应的不同频率发生。这非常有帮助,因为我们可以单独研究这些过程。同样,来自活动星系核的光会随着时间变化,因为过程发生在不同的时间尺度上,从几小时到几年,等等频率方法有助于我们了解那里发生了什么。”