Astronomi so bili priča energijski aktivaciji črne luknje

Skupina astronomov pod vodstvom raziskovalcev z Univerze v Birminghamu, Univerzitetnega kolidža v Londonu in Kraljeve univerze v Belfastu je odkrila enega najbolj dramatičnih "vklopov" črne luknje, kar jih je bilo kdaj opazovanih. Rezultate bodo predstavili v torek, 4. julija, ob Državno astronomsko srečanje 2023 v Cardiffu.

J221951-484240, znan kot J221951, je eden najsvetlejših prehodnih pojavov – astrofizičnih objektov, ki v kratkem času spremenijo svojo svetlost – kar jih je bilo kdaj zabeleženih. Odkrila jo je dr. Samantha Oates, astronomka z Univerze v Birminghamu, in njena ekipa septembra 2019 med iskanjem elektromagnetne svetlobe gravitacijskega valovanja. Ekipa je uporabila ultravijolične in optične teleskope na observatoriju Neil Gerrells Swift, da bi iskala kilonovo, znak nevtronske zvezde, ki se združuje z drugo nevtronsko zvezdo ali črno luknjo. Običajno je kilonova videti modra, nato pa v nekaj dneh zbledi in postane rdeča. Namesto tega so našli nekaj še bolj nenavadnega: J221951. Videti je bila modra, vendar ni spremenila barve ali zbledela tako hitro kot kilonova.

Za opazovanje J221951 in določanje njegove narave je bilo uporabljenih več teleskopov, vključno z Nasinimi vesoljskimi teleskopi Swift/UVOT in Hubble, južnoafriškim velikim teleskopom in instrumenti ESO, kot sta zelo velik teleskop in instrument GROND na 2,2-metrskem teleskopu MPG/ESO. v observatoriju La Silla.

Spekter J221951, ki ga je pridobil vesoljski teleskop Hubble, je izključil povezavo z gravitacijskimi valovi J221951. S preučevanjem svetlobnega spektra J221951 sta dr. Oates in njena ekipa lahko ugotovili, da je vir približno 10 milijard svetlobnih let stran, v nasprotju s signalom gravitacijskih valov, ki je bil zaznan manj kot 0,5 milijarde svetlobnih let stran. Zaradi dejstva, da sveti tako močno na tako veliki razdalji, je J221951 eden najsvetlejših prehodnih pojavov, ki so jih kdaj odkrili.

Dokazi kažejo, da je J221951 nastala kot posledica supermasivne črne luknje, ki je zelo hitro absorbirala okoliški material. Rdečo galaksijo so opazili pri J221951 pred njenim odkritjem in lokacija J221951 je skladna s središčem galaksije, kjer bi morala biti ogromna črna luknja. Začela je sijati zelo nenadoma - približno 10 mesecev preden so jo prvič odkrili - kar pomeni, da se je črna luknja začela hraniti zelo hitro, potem ko je nekaj časa mirovala. Ultravijolični spekter kaže absorpcijske lastnosti, ki so skladne z materialom, ki ga potisne navzven ogromen izpust energije. Zaradi tega, skupaj z visoko svetilnostjo, je to eden najbolj dramatičnih "obratov" črne luknje, ki so jih kdaj opazili.

Ekipa je identificirala dva možna mehanizma, ki bi lahko pojasnila tako ekstremno hranjenje supermasivne črne luknje. Prvi je, da bi ga lahko povzročila plimska motnja – uničenje zvezde, ko gre blizu supermasivne črne luknje v središču svoje galaksije. Druga možnost je, da bi ga lahko povzročilo aktivno galaktično jedro, ki je "spremenilo svoje stanje" iz mirujočega v aktivno. J221951 bi nato signaliziral, da se je speča črna luknja v središču gostiteljske galaksije začela hraniti z materialom iz akrecijskega diska.

Matt Nicholl, član ekipe s Kraljeve univerze v Belfastu, je dejal: "Naše razumevanje različnih stvari, ki jih lahko počnejo supermasivne črne luknje, se je v zadnjih letih močno razširilo, zahvaljujoč odkritju zvezdnih utrinkov in kopičenju črnih lukenj z izjemno spremenljivo svetilnostjo. " Dodaja: »J221951 je eden najbolj ekstremnih primerov črne luknje, ki nas je presenetila. Nadaljnje opazovanje J221951 za določitev celotnega sproščanja energije nam lahko omogoči ugotoviti, ali gre za plimsko absorpcijo zvezde s hitro vrtečo se črno luknjo ali za novo vrsto vklopa AGN.«

Dr. N. Paul Quinn, še en član ekipe iz Laboratorija za vesoljske znanosti. Mallard z University College London, je dejal: "Ključno odkritje je bilo, da ultravijolični spekter, ki ga je pridobil Hubble, izključuje galaktični izvor. To kaže, kako pomembno je ohraniti zmogljivosti vesoljskega UV spektrografa v prihodnosti."

Dr Samantha Oates dodaja: "V prihodnosti bomo morda lahko pridobili pomembne namige za razlikovanje dogodka plimovanja od scenarijev aktivnega galaktičnega jedra. Na primer, če je J221951 povezana z vklopom supernove, lahko pričakujemo, da bo prenehala bledeti in bo ponovno povečala svetlost, medtem ko bi, če je J221951 plimska motnja, pričakovali, da bo še naprej bledela. V naslednjih nekaj mesecih in letih bomo morali še naprej opazovati J221951, da bi ujeli njegovo pozno obnašanje."

Preberite tudi:

• Supermasivna črna luknja Sagittarius A* se je zbudila pred 200 leti
• Izobčena črna luknja dirka skozi vesolje v spremstvu repa mladičkov