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Mrk 817: Insights sobre Núcleos Galácticos Ativos

O estudo de Mrk 817 revela interações importantes entre buracos negros e os materiais ao redor.

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Índice

Nos últimos anos, os pesquisadores têm se concentrado em um tipo de galáxia conhecido como Núcleos Galácticos Ativos (AGN). Essas galáxias são alimentadas por buracos negros supermassivos em seus centros, que sugam gás e brilham intensamente enquanto fazem isso. Uma dessas galáxias é a Mrk 817, que tem sido estudada para entender melhor como seu buraco negro e os materiais ao redor interagem.

A Mrk 817 mostrou mudanças incomuns em brilho e cor, sugerindo que os materiais ao seu redor, conhecidos como obstrutores, podem estar influenciando o que vemos da Terra. Entender esses obstrutores pode ajudar a explicar como buracos negros afetam suas galáxias hospedeiras e impactam a formação de estrelas.

Contexto sobre AGNs

Os Núcleos Galácticos Ativos são conhecidos por serem muito brilhantes e podem ofuscar a luz combinada de todas as estrelas em suas galáxias hospedeiras. Eles se formam quando o gás cai em buracos negros supermassivos, o que pode levar a processos energéticos que emitem luz em várias comprimentos de onda, incluindo raios-X, ultravioleta (UV) e luz óptica.

As interações entre o buraco negro e o gás podem criar estruturas complexas. Parte desse gás pode ser Ionizado, ou seja, perde elétrons e fica carregado. O gás ionizado pode levar a obstrutores, que dificultam a passagem da luz. Isso pode causar flutuações no brilho e na temperatura.

A Importância de Estudar Mrk 817

A Mrk 817 tem sido objeto de muitos estudos devido ao seu comportamento. Ela apresentou mudanças rápidas de brilho que podem nos dizer mais sobre a dinâmica dos AGNs. Os pesquisadores frequentemente analisam essas mudanças para entender como o gás flui ao redor do buraco negro e como isso pode obscurecer nossa visão de sua luz.

O objetivo de estudar a Mrk 817 é descobrir como o obstrutor interage com a luz que vem do buraco negro. Isso pode ajudar os cientistas a entender melhor os processos que ocorrem em muitas galáxias do universo.

Observações e Coleta de Dados

Para estudar a Mrk 817, os pesquisadores usaram dados de diferentes telescópios que se especializam em observar raios-X, luz UV e luz óptica. Um instrumento chave é o Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), que captura dados detalhados de raios-X. Outro instrumento importante é o Hubble Space Telescope (HST), que se destaca em observações de UV.

Durante o estudo, várias observações foram realizadas regularmente ao longo do tempo para rastrear mudanças no brilho e em outras propriedades. Esse tipo de monitoramento pode revelar padrões e correlações que ajudam os pesquisadores a desenvolver uma imagem mais clara do comportamento da galáxia.

Descobertas sobre o Obstrutor

Os dados coletados da Mrk 817 mostram que o obstrutor afeta como vemos a luz que vem do buraco negro. Mudanças na densidade e na ionização do obstrutor impactam significativamente o brilho medido da Terra. Durante algumas observações, o obstrutor permitiu que mais luz passasse, enquanto em outras, bloqueou boa parte dela.

Uma observação específica notou uma queda extrema no brilho, indicando que o obstrutor estava engrossando e absorvendo mais da luz de raios-X. Isso sugere que os materiais ao redor do buraco negro podem mudar rapidamente em curtos períodos, o que é surpreendente dado a estabilidade esperada dessas estruturas.

Variabilidade no Brilho

O brilho da Mrk 817 não é constante. Os pesquisadores notaram várias fases onde o brilho muda, geralmente em correlação com mudanças nas propriedades do obstrutor. Por exemplo, durante períodos de baixa ionização, o obstrutor pode bloquear uma quantidade significativa de luz, levando a uma aparência mais apagada. Por outro lado, quando o obstrutor é menos denso ou mais ionizado, mais luz pode escapar, fazendo a galáxia parecer mais brilhante.

O estudo descobriu que as mudanças no brilho podem não se correlacionar diretamente com a atividade do buraco negro em si. Em vez disso, parece que a condição do obstrutor desempenha um papel mais crucial. Essa percepção é essencial, pois indica que outros fatores contribuem para o brilho dos AGNs além da atividade imediata do buraco negro.

O Papel dos Raios-X

As observações de raios-X foram cruciais neste estudo. Essas emissões de alta energia podem penetrar materiais densos melhor do que luz UV ou óptica, dando aos cientistas uma visão mais clara das regiões próximas ao buraco negro. No entanto, a presença do obstrutor muda a quantidade de luz de raios-X que chega aos nossos instrumentos.

As equipes de pesquisa usaram modelagem avançada para interpretar os dados de raios-X. Ao entender quanto de luz estava sendo absorvido pelo obstrutor, eles puderam extrair informações sobre as propriedades físicas do gás, como densidade e estado de ionização.

Correlação com Absorvedores UV

Uma correlação interessante foi encontrada entre o obstrutor de raios-X e os absorvedores UV. Os mesmos materiais que obscurecem a luz de raios-X também impactam as emissões UV. O estudo destacou que sempre que ocorreram variações no fluxo de raios-X devido ao comportamento do obstrutor, mudanças semelhantes foram observadas no contínuo UV.

Essa correlação sugere uma estrutura unificada para os materiais obstrutores, indicando que tanto as emissões de raios-X quanto de UV são influenciadas pela mesma dinâmica do gás. Entender essa relação pode ajudar os cientistas a juntar como essas interações afetam a evolução geral das galáxias.

Implicações para a Evolução das Galáxias

As descobertas da Mrk 817 têm implicações mais amplas para nossa compreensão da formação e evolução das galáxias. Os processos energéticos em ação nessas galáxias podem influenciar as taxas de formação de estrelas e a distribuição de gás e poeira. Se os buracos negros podem mudar dinamicamente as condições dos materiais ao seu redor, isso pode afetar como e quando novas estrelas se formam.

Mais pesquisas sobre AGNs como a Mrk 817 podem fornecer insights sobre como buracos negros interagem com suas galáxias hospedeiras ao longo do tempo e como essas interações contribuem para o ciclo de vida galáctico.

Conclusão

Estudar a Mrk 817 revelou informações vitais sobre as complexas relações entre buracos negros supermassivos e os materiais ao seu redor. As interações entre as emissões de raios-X e os obstrutores mostraram que ainda há muito a aprender sobre como esses sistemas funcionam.

À medida que mais dados são coletados e analisados, os cientistas esperam refinar seus modelos de galáxias e sua evolução, particularmente na compreensão do papel dos obstrutores em AGNs. Essa pesquisa contínua é crítica para avançar nossa compreensão do universo e dos processos fundamentais que o moldam.

Fonte original

Título: AGN STORM 2. III. A NICER view of the variable X-ray obscurer in Mrk 817

Resumo: The AGN STORM 2 collaboration targeted the Seyfert 1 galaxy Mrk 817 for a year-long multiwavelength, coordinated reverberation mapping campaign including HST, Swift, XMM-Newton, NICER, and ground-based observatories. Early observations with NICER and XMM revealed an X-ray state ten times fainter than historical observations, consistent with the presence of a new dust-free, ionized obscurer. The following analysis of NICER spectra attributes variability in the observed X-ray flux to changes in both the column density of the obscurer by at least one order of magnitude ($N_\mathrm{H}$ ranges from $2.85\substack{+0.48\\ -0.33} \times 10^{22}\text{ cm}^{-2}$ to $25.6\substack{+3.0\\ -3.5} \times 10^{22} \text{ cm}^{-2}$) and the intrinsic continuum brightness (the unobscured flux ranges from $10^{-11.8}$ to $10^{-10.5}$ erg s$^{-1}$ cm$^{-2}$ ). While the X-ray flux generally remains in a faint state, there is one large flare during which Mrk 817 returns to its historical mean flux. The obscuring gas is still present at lower column density during the flare but it also becomes highly ionized, increasing its transparency. Correlation between the column density of the X-ray obscurer and the strength of UV broad absorption lines suggests that the X-ray and UV continua are both affected by the same obscuration, consistent with a clumpy disk wind launched from the inner broad line region.

Autores: Ethan R. Partington, Edward M. Cackett, Erin Kara, Gerard A. Kriss, Aaron J. Barth, Gisella De Rosa, Y. Homayouni, Keith Horne, Hermine Landt, Abderahmen Zoghbi, Rick Edelson, Nahum Arav, Benjamin D. Boizelle, Misty C. Bentz, Michael S. Brotherton, Doyee Byun, Elena Dalla Bonta, Maryam Dehghanian, Pu Du, Carina Fian, Alexei V. Filippenko, Jonathan Gelbord, Michael R. Goad, Diego H. Gonzalez Buitrago, Catherine J. Grier, Patrick B. Hall, Chen Hu, Dragana Ilic, Michael D. Joner, Shai Kaspi Christopher S. Kochanek, Kirk T. Korista, Andjelka B. Kovacevic, Daniel Kynoch, Jacob N. McLane, Missagh Mehdipour, Jake A. Miller Christos Panagiotou, Rachel Plesha, Luka C. Popovic, Daniel Proga, Daniele Rogantini, Thaisa Storchi-Bergmann, David Sanmartim, Matthew R. Siebert, Marianne Vestergaard, Martin J. Ward, Tim Waters, Fatima Zaidouni

Última atualização: 2023-02-24 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2302.12896

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2302.12896

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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