תמונה מורכבת זו מציגה את האזור המרכזי של הגלקסיה הספירלית NGC 4151. במרכז, קרני רנטגן (כחול) ממצפה רנטגן צ'אנדרה משולבות עם נתונים אופטיים (צהובים) המראים מימן טעון חיובי מתצפיות עם מטר אחד טלסקופ יעקבוס קפטיין בלה פלמה באיים הקנריים. האדום מסביב למרכז מראה מימן ניטרלי שזוהה על ידי תצפיות רדיו עם המערך הגדול מאוד של הקרן הלאומית למדע בניו מקסיקו. קרדיט: רנטגן, NASA/CXC/CfA/J.Wang וחב'; אופטי, קבוצת הטלסקופים של אייזק ניוטון, טלסקופ לה פלמה/יעקובוס קפטין; רדיו, NSF/NRAO/VLA
משימת XRISM חשפה נתונים מכריעים על הסופר-מסיבי חור שחור במרכז הגלקסיה NGC 4151, משפר את ההבנה של אינטראקציות בין חור שחור לסביבה.
לאחר שהחלה פעולות מדעיות בפברואר, חקרה XRISM (שליחות הדמיה וספקטרוסקופיה של רנטגן) בהנהגת יפן את החור השחור המפלצתי במרכז הגלקסיה NGC 4151.
"מכשיר ה-Resolve של XRISM תפס ספקטרום מפורט של האזור סביב החור השחור", אמר בריאן וויליאמס, נאס"אמדען הפרויקט של המשימה במרכז טיסות החלל גודארד של הסוכנות בגרינבלט, מרילנד. "הפסגות והמטלות הן כמו טביעות אצבע כימיות שיכולות לספר לנו אילו יסודות קיימים ולחשוף רמזים לגבי גורלו של החומר כשהוא מתקרב לחור השחור."
XRISM (מבוטא "קריזם") מובל על ידי JAXA (סוכנות החלל היפנית) בשיתוף עם נאס"א, יחד עם תרומות של ESA (סוכנות החלל האירופית). הוא הושק ב-6 בספטמבר 2023. נאס"א ו JAXA פיתח את Resolve, ספקטרומטר המיקרו-קלוריות של המשימה.
מכשיר ה-Resolve על סיפונה של XRISM (משימת הדמיית רנטגן וספקטרוסקופיה) תפס נתונים ממרכז הגלקסיה NGC 4151, שם חור שחור סופר-מסיבי צורך לאט חומר מדיסק ההצטברות שמסביב. הספקטרום המתקבל חושף את נוכחות הברזל בשיא בסביבות 6.5 keV והצניחה סביב 7 keV, אור אנרגטי פי אלפיים ממה שהעיניים שלנו יכולות לראות. רקע: תמונה של NGC 4151 שנבנתה משילוב של אור רנטגן, אופטי ורדיו. קרדיט: ספקטרום: JAXA/NASA/XRISM Resolve. רקע: צילומי רנטגן, NASA/CXC/CfA/J.Wang וחב'; אופטי, קבוצת הטלסקופים של אייזק ניוטון, טלסקופ לה פלמה/יעקובוס קפטין; רדיו, NSF/NRAO/VLA
NGC 4151: גלקסיה ספירלית עם חור שחור סופר מסיבי
NGC 4151 היא גלקסיה ספירלית במרחק של כ-43 מיליון שנות אור בקבוצת הכוכבים הצפונית Canes Venatici. החור השחור העל-מסיבי במרכזו מחזיק יותר מפי 20 מיליון מסה של השמש.
הגלקסיה פעילה גם היא, מה שאומר שהמרכז שלה בהיר ומשתנה בצורה יוצאת דופן. גז ואבק שמתערבלים לכיוון החור השחור יוצרים סביבו דיסק הצטברות ומתחממים באמצעות כוחות כבידה וחיכוך, ויוצרים את השונות. חלק מהחומר על סף החור השחור יוצר סילוני תאומים של חלקיקים שמתפוצצים מכל צד של הדיסק כמעט במהירות האור. ענן חומר נפוח בצורת סופגניה הנקרא טורוס מקיף את דיסק ההצטברות.
הרעיון של אמן זה מראה את המיקומים האפשריים של ברזל שנחשף בספקטרום קרני הרנטגן של XRISM של NGC 4151. מדענים חושבים שברזל פולט קרני רנטגן נמצא בדיסק ההצטברות החמה, קרוב לחור השחור. הברזל סופג קרני רנטגן עשוי להיות רחוק יותר, בענן קריר יותר של חומר הנקרא טורוס. קרדיט: מעבדת תמונה מושגית של מרכז טיסות החלל גודארד של נאס"א
היבטים ייחודיים של NGC 4151
למעשה, NGC 4151 היא אחת הגלקסיות הפעילות הידועות ביותר. משימות אחרות, כולל מצפה רנטגן צ'אנדרה של נאס"א וטלסקופ החלל האבל, חקרו אותו כדי ללמוד יותר על האינטראקציה בין חורים שחורים וסביבתם, מה שיכול לספר למדענים כיצד חורים שחורים סופר-מסיביים במרכזים גלקטיים גדלים לאורך זמן קוסמי.
הגלקסיה בהירה באופן יוצא דופן בקרני רנטגן, מה שהפך אותה למטרה מוקדמת אידיאלית ל-XRISM.
תובנות מהניתוח הספקטרלי של XRISM
הספקטרום של Resolve של NGC 4151 חושף שיא חד באנרגיות קצת פחות מ-6.5 keV (קילואלקטרון וולט) – קו פליטה של ברזל. אסטרונומים חושבים שחלק ניכר מהכוח של גלקסיות פעילות מגיע מקרני רנטגן שמקורן באזורים חמים ומתרחבים הקרובים לחור השחור. קרני רנטגן שמקפיצות גז קריר יותר בדיסק גורמות לברזל שם להאיר, וליצור שיא בקרני רנטגן ספציפי. זה מאפשר לאסטרונומים לצייר תמונה טובה יותר הן של הדיסק והן של אזורים מתפרצים קרובים הרבה יותר לחור השחור.
הספקטרום גם מראה כמה נפילות סביב 7 keV. ברזל שנמצא בטורוס גרם גם לטבילות הללו, אם כי באמצעות ספיגת קרני רנטגן, ולא פליטה, כי החומר שם קריר הרבה יותר מאשר בדיסק. כל הקרינה הזו אנרגטית פי 2,500 מהאור שאנחנו יכולים לראות בעיניים שלנו.
ברזל הוא רק אלמנט אחד ש-XRISM יכול לזהות. הטלסקופ יכול גם לזהות גופרית, סידן, ארגון ואחרים, בהתאם למקור. כל אחד מהם מספר לאסטרופיזיקאים משהו שונה על התופעות הקוסמיות הפזורות על פני שמי רנטגן.
XRISM היא משימה שיתופית בין JAXA לנאס"א, בהשתתפות ESA. התרומה של נאס"א כוללת השתתפות מדעית של CSA (סוכנות החלל הקנדית).
