Astronomowie odkryli supermasywną czarną dziurę (SMBH) o niezwykle regularnym harmonogramie karmienia. Behemot jest aktywnym jądrem galaktycznym (AGN) w sercu galaktyki Seyfert 2 GSN 069. AGN znajduje się około 250 milionów lat świetlnych od Ziemi i zawiera około 400 000 razy więcej niż Słońce.
Zespół astronomów wykorzystał obserwatorium rentgenowskie ESM XMM-Newton i obserwatorium rentgenowskie Chandra NASA do obserwacji emisji rentgenowskiej SMBH. Mniej więcej co 9 godzin czarna dziura rozjaśnia się promieniami rentgenowskimi, gdy materiał jest w nią wciągany. Astronomowie odkryli dwie inne czarne gwiazdy o masie gwiezdnej, które rozbłyskują regularnie podczas karmienia, ale tego rodzaju regularności w supermasywnej czarnej dziurze nigdy wcześniej nie widziano.
„Ta czarna dziura jest na planie posiłków, jakiego nigdy wcześniej nie widzieliśmy”.
Giovanni Miniutti, główny autor, ESA Center for Astrobiology, Hiszpania.
Artykuł opisujący to odkrycie opublikowano w „Nature” i zatytułowano „Dziewięciogodzinne quasi-okresowe erupcje z jąder galaktycznych o małej masie czarnej dziury”. Głównym autorem jest Giovanni Miniutti z ESA Center for Astrobiology w Hiszpanii. Według artykułu SMBH zużywa materiał około czterech księżyców trzy razy dziennie. Oznacza to, że za każdym razem, gdy czarna dziura się karmi, zużywa około miliona miliardów funtów materiału.
„Ta czarna dziura jest planem posiłków, jakiego nigdy wcześniej nie widzieliśmy”, powiedział Miniutti w komunikacie prasowym. „To zachowanie jest tak niespotykane, że musieliśmy wymyślić nowe wyrażenie, aby je opisać:„ rentgenowskie quasi-okresowe erupcje ”.”
Emisje rentgenowskie z tego SMBH są znane i obserwowane od lipca 2010 r., Ale były stałe. Nowy artykuł oparty jest na 54 dniach obserwacji, które rozpoczęły się w grudniu 2018 r., Począwszy od Obserwatorium XMM-Newton ESA. Obserwatorium to zauważyło dwie serie 24 grudnia. W styczniu XMM-Newton znalazł jeszcze trzy z tych regularnych serii.
Następnie astronomowie poprosili o więcej czasu obserwacji w Obserwatorium Chandra NASA w celu zbadania. Chandra zaobserwowała jeszcze pięć takich wydarzeń. Podczas bieżących regularnych erupcji aktywność migotania promieni rentgenowskich wzrasta o dwa rzędy wielkości w porównaniu z emisją promieniowania rentgenowskiego w tle. Każdy rozbłysk trwa nieco ponad godzinę i pojawia się co dziewięć godzin.
„Łącząc dane z tych dwóch obserwatoriów rentgenowskich, śledziliśmy te okresowe wybuchy przez co najmniej 54 dni” - powiedział współautor Richard Saxton z European Space Astronomy Center w Madrycie, Hiszpania. „Daje nam to wyjątkową okazję do obserwowania przepływu materii do supermasywnej czarnej dziury, która wielokrotnie przyspiesza i zwalnia”.
Podczas każdego z tych wybuchów rozbłysk rentgenowski jest 20 razy jaśniejszy niż w cichych okresach. Wzrasta również temperatura wchodzącego gazu. Wzrasta z około 1 miliona stopni Fahrenheita w spokojniejszych okresach do 2,5 miliona stopni Fahrenheita podczas wybuchów. Wyższa temperatura jest mniej więcej taka sama jak temperatura gazu wokół większości SMBH, które aktywnie rosną.
Przyczyna tych regularnych rozbłysków jest nieznana. Gorący gaz o temperaturze 2,5 miliona stopni F. otaczający GSN 069 ma taką samą temperaturę jak gaz otaczający inne SMBH. To tajemnica, ponieważ jest po prostu zbyt gorąco, aby pochodzić z opadającego dysku materiału otaczającego czarne dziury. Ale GSN 069 stanowi wyjątkową okazję do zbadania tego zjawiska, ponieważ gorący gaz wielokrotnie się formuje, a następnie znika.
Zwykle ten gorący gaz jest spowodowany rozerwaniem gwiazdy i pochłonięciem czarnej dziury, a przynajmniej tak sądzą astronomowie. Ale regularność wykazywana przez GSN 069 jest tajemnicą.
„Uważamy, że źródłem emisji promieniowania rentgenowskiego jest gwiazda, którą czarna dziura częściowo lub całkowicie rozerwała na części i powoli zużywa się kawałek po kawałku” - powiedziała współautorka Margherita Giustini, również z Centrum Astrobiologii ESA. „Ale jeśli chodzi o powtarzające się wybuchy, jest to zupełnie inna historia, której pochodzenie należy zbadać przy użyciu dalszych danych i nowych modeli teoretycznych.”
Ponownie, obserwacja, że supermasywna czarna dziura zużywa gaz z gwiazdy, nie jest niczym nowym. To właśnie regularność rozbłysku GSN 069 jest drapaczem głowy. Autorzy badania sugerują dwa możliwe wyjaśnienia harmonogramu regularnego karmienia SMBH:
- Ilość energii na dysku gromadzi się, aż stanie się niestabilna i materia gwałtownie wpadnie do czarnej dziury, powodując wybuchy. Ten cykl się powtarza.
- Między dyskiem a ciałem wtórnym krążącym wokół czarnej dziury zachodzi interakcja, być może pozostałość częściowo rozerwanej gwiazdy.
Dzięki obserwacjom Chandry zespół naukowców wie, że źródło migoczących promieni rentgenowskich znajduje się w samym sercu GSN 069. Właśnie tam powinna znajdować się SMBH. Połączone dane z Chandry i XMM-Newtona również wyraźnie pokazują, że płomień, chociaż regularny, powoli się zmienia: zarówno rozmiar, jak i czas trwania „posiłków” czarnej dziury nieznacznie się zmniejszyły, a przestrzeń między każdym posiłkiem rośnie. To, czy trendy te będą się utrzymywać, zależy od przyszłych obserwacji.
GSN 069 jest mały dla SMBH. Zwykle SMBH zawiera tyle samo masy, co kilka milionów, a nawet kilku miliardów Słońc, podczas gdy GSN 069 zawiera tylko około 400 000 Słońc. To może pomóc wyjaśnić, dlaczego tego rodzaju regularne karmienie nie było wcześniej spotykane.
W przypadku większych SMBH, znacznie większych niż ten, ich fluktuacje jasności są znacznie wolniejsze. Zamiast wybuchać co dziewięć godzin, zajmie im to miesiące, a nawet lata. To by wyjaśniało, dlaczego nie zaobserwowano takich quasi-okresowych erupcji (QPE). Obserwatoria rentgenowskie są zajęte i tak długo nie można wytrenować jednego na jednym celu.
W kilku przypadkach zaobserwowano duży wzrost lub spadek promieni rentgenowskich wytwarzanych przez czarne dziury. Obserwacje te opierały się na powtarzanych obserwacjach w ciągu miesięcy, a nawet lat. Niektóre z tych zmian są zbyt szybkie, aby je wyjaśnić standardową teorią spadającej materii z dysku akrecyjnego czarnej dziury. Ale to odkrycie może wyjaśnić te obserwacje. Mogą zachowywać się podobnie jak GSN 069.
Więcej:
- Informacja prasowa: Naukowcy odkrywają, że Black Hole ma trzy gorące posiłki dziennie
- Artykuł badawczy: Dziewięciogodzinne quasi-okresowe erupcje rentgenowskie z galaktycznego jądra małej masy czarnej dziury
- Wikipedia: Active Galactic Nucleus
