Astronomowie obserwujący eksplozję supernowej w pobliskiej galaktyce M83 zamiast tego byli świadkami niesamowitego wybuchu innego typu: nowego ultraluminicznego źródła promieniowania rentgenowskiego lub ULX. W tym, co naukowcy nazywają „niezwykłym wybuchem”, ULX w M83 zwiększył jasność promieniowania rentgenowskiego co najmniej 3000 razy, co jest jedną z największych zmian w promieniach rentgenowskich, jakie kiedykolwiek zaobserwowano dla tego typu obiektów.
„Zaskoczenie tego ULX zaskoczyło nas i było pewnym znakiem, że odkryliśmy coś nowego w sposobie, w jaki rosną czarne dziury” - powiedział Roberto Soria z Curtin University w Australii, który prowadził nowe badanie.
Naukowcy twierdzą, że ten podmuch dostarcza bezpośrednich dowodów na populację starych, lotnych gwiezdnych czarnych dziur i daje nowy wgląd w naturę tajemniczej klasy czarnych dziur, które mogą wytwarzać tyle energii na promieniach rentgenowskich, ile milionów słońc promieniuje na wszystkich długościach fal .
Astrofizyk Bill Blair z Johns Hopkins University, pisząc na blogu Chandra: „Zabawna rzecz zdarzyła się, czekając na następną supernową w M83”, powiedziała, że ta galaktyka, znana również jako Southern Pinwheel Galaxy, „jest niesamowitym darem natury. W odległości 15 milionów lat świetlnych jest w rzeczywistości jedną z bliższych galaktyk (tylko 7-8 razy bardziej odległych niż galaktyka Andromedy), ale wydaje się być niemal dokładnie twarzą w twarz, dając Ziemiankom fantastyczny widok jej pięknych spiralnych ramion aktywne jądro gwiazdotwórcze. ”
M83 wygenerowało sześć obserwowanych supernowych od 1923 r., Ale ostatnia z nich miała miejsce w 1983 r. „Spóźniliśmy się na nową supernową!” Blair napisała.
Tak więc wielu astronomów obserwowało M83, mając nadzieję na dostrzeżenie nowej supernowej, ale zamiast tego zobaczyło dramatyczny skok jasności promieniowania rentgenowskiego, który zdaniem naukowców prawdopodobnie nastąpił z powodu nagłego wzrostu ilości materiału wpadającego w czerń otwór.
ULX może emitować więcej promieni X niż większość „normalnych” układów podwójnych, w których gwiazda towarzysząca znajduje się na orbicie wokół gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury. Super-promieniowanie rentgenowskie sugeruje, że ULX zawierają czarne dziury, które mogą być znacznie masywniejsze niż te znalezione gdzie indziej w naszej galaktyce.
Gwiazdy towarzyszące ULX, gdy zostaną zidentyfikowane, są zwykle młodymi, masywnymi gwiazdami, co oznacza, że ich czarne dziury są również młode. Ostatnie badania dostarczają jednak bezpośrednich dowodów na to, że ULX mogą zawierać znacznie starsze czarne dziury, a niektóre źródła mogły zostać błędnie zidentyfikowane jako młode.
Obserwacji M83 dokonano przez kilka lat z Chandrą. Nie znaleziono śladu ULX w historycznych zdjęciach rentgenowskich wykonanych za pomocą Obserwatorium Einsteina w 1980 r., ROSAT w 1994 r., XMM-Newton Europejskiej Agencji Kosmicznej w 2003 i 2008 r., Obserwatorium NASA w 2005 r., Obserwacje Teleskopu Magellana w kwietniu 2009 r. Lub na zdjęciu Hubble'a uzyskanym w sierpniu 2009 r.
Ale w 2011 roku Soria i jego koledzy wykorzystali obrazy optyczne z Obserwatorium Gemini i Kosmicznego Teleskopu Hubble'a NASA i zobaczyli jasnoniebieskie źródło w pozycji źródła promieniowania rentgenowskiego.
Brak niebieskiego źródła na wcześniejszych zdjęciach wskazuje, że gwiazda towarzysząca czarnej dziury jest słabsza, bardziej czerwona i ma znacznie mniejszą masę niż większość towarzyszy, które wcześniej były bezpośrednio połączone z ULX. Jasna, niebieska emisja optyczna obserwowana w 2011 r. Musiała być spowodowana dramatycznym nagromadzeniem większej ilości materiału z gwiazdy towarzyszącej.
„Gdyby ULX zaobserwowano tylko podczas jego największej emisji promieniowania rentgenowskiego w 2010 r., System można by łatwo pomylić z czarną dziurą z masywnym, znacznie młodszym towarzyszem gwiazd, mającym około 10 do 20 milionów lat”, powiedział -Autor Blair.
Towarzyszem czarnej dziury w M83 jest prawdopodobnie czerwona gwiazda olbrzyma, która ma co najmniej 500 milionów lat, a jej masa jest mniejsza niż cztery razy Słońce. Teoretyczne modele ewolucji gwiazd sugerują, że czarna dziura powinna być prawie tak stara jak jej towarzysz.
Kolejny ULX zawierający lotną, starą czarną dziurę został niedawno odkryty w galaktyce Andromedy przez zespół kierowany przez Amanpreet Kaur z Clemson University, opublikowany w numerze Astronomy and Astrophysics z lutego 2012 r. Matthew Middleton i współpracownicy z University of Durham zgłosili więcej informacji w marcowym wydaniu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Wykorzystali dane z Chandra, XMM-Newton i HST, aby wykazać, że ULX jest bardzo zmienny, a jego towarzyszem jest stara, czerwona gwiazda.
„Dzięki tym dwóm obiektom staje się jasne, że istnieją dwie klasy ULX, jedna zawiera młode, uporczywie rosnące czarne dziury, a druga zawiera stare czarne dziury, które rosną nierównomiernie” - powiedział Kip Kuntz, współautor nowego artykułu M83, także z Johns Hopkins University. „Mieliśmy szczęście obserwować obiekt M83 we właściwym czasie, aby dokonać porównania przed i po”.
Artykuł opisujący te wyniki ukaże się w numerze The Astrophysical Journal z 10 maja.
Źródła: NASA, blog Chandra
