Je vidět, že se černá díra vzdálené galaxie nečekaně vzplala

Rentgenový pohled na aktivní černou díru v jádru vzdálené galaxie GSN 069, vzdálené asi 250 milionů světelných let. Horní část animace ukazuje pozorování z rentgenového kosmického dalekohledu ESA XMM-Newton. Graf ve spodní části ukazuje změny rentgenového jasu černé díry vzhledem k její „spící“ úrovni. Přečtěte si více o tomto obrázku, který je přes ESA / XMM-Newton / G. Miniutti a M. Giustini.

ESA 11. září 2019 uvedla, že její rentgenový kosmický dalekohled XMM-Newton detekoval dosud neviditelné periodické erupce rentgenového záření z obrovské černé díry ve vzdálené galaxii. Tito vědci v prohlášení uvedli, že světlice:

… Mohlo by vám pomoci vysvětlit některá tajemná chování aktivních černých děr

Aktivní černé díry jsou ty, které stále aktivně polykají materiál - hvězdy, plyn, prach - dodávané jejich domácími galaxiemi. Máme tendenci vidět aktivní superhmotné černé díry - jako je ta, která byla pozorována v erupci v galaxii známé jako GSN 069, která se nachází asi 250 miliónů světelných let - - ve vzdálených galaxiích, na rozdíl od klidnější superhmotné černé díry ve středu naší vlastní Mléčná dráha (i když se zdá, že i střední černá díra Mléčné dráhy něco začátkem tohoto roku pohltila). Z pozorovaných světlic pocházejících z centrální černé díry v GSN 069 astronomové řekli:

24. prosince 2018 bylo pozorováno, že zdroj náhle zvýšil jas až na faktor 100, poté do jedné hodiny ztlumil zpět na své normální úrovně a po devíti hodinách se znovu rozsvítil.

Giovanni Miniutti z Centro de Astrobiología v Madridu ve Španělsku je hlavním autorem nového příspěvku publikovaného 11. září v recenzovaném časopise Nature . Řekl:

Bylo to úplně neočekávané. Obrovské černé díry pravidelně blikají jako svíčka, ale rychlé a opakující se změny pozorované v GSN 069 od prosince jsou něco úplně nového.

Poté, co se obešlo slovo, že tato černá díra vzplane, další dalekohledy se otočily ve směru. XMM-Newton provedl následná pozorování v následujících několika měsících, stejně jako rentgenová observatoř NASA Chandra. Tyto dalekohledy potvrdily:

… Že vzdálená černá díra stále udržovala tempo a emitovala téměř periodické výbuchy rentgenového záření každých devět hodin.

Vědci nazývají nový fenomén „kvazi-periodické erupce“ neboli QPE.

Optický a rentgenový pohled na aktivní galaxii GSN 069. Více o tomto obrázku. Obrázek přes ESA.

Pravděpodobně jste slyšeli, že černé díry jsou černé, protože jim nemůže uniknout žádné světlo. Co tedy dělá vzplanutí? Světlice přicházejí z procesu narůstání. Stává se to těsně předtím, než plyn, prach nebo hvězdné trosky spadnou za bod bez návratu, známý jako horizont událostí. Před tímto konečným propadem nad horizontem události tvoří materiál zploštělý kruh spřádané hmoty, známý jako akreční disk. Miniutti vysvětlil, že rentgenové světlice:

… Pocházejí z materiálu, který se nahromadí do černé díry a během procesu se zahřeje.

Na akrečním disku jsou různé mechanismy, které by mohly vést k vzniku tohoto typu kvaziodiodického signálu, potenciálně spojeného s nestabilitami v akrečním toku blízko centrální černé díry.

Alternativně mohou být erupce způsobeny interakcí materiálu disku s druhým tělem - další černou dírou nebo snad zbytkem hvězdy dříve narušenou černou dírou.

Giovanni a jeho kolegové uvedli, že - ačkoli nikdo dříve tento jev nezpozoroval - periodické světlice, jako jsou ty, které jsme právě viděli, mohou být ve vesmíru běžné. Jejich výrok vysvětlil:

Je možné, že tento jev nebyl dosud identifikován, protože většina černých děr v jádrech vzdálených galaxií, s hmotností miliónů až miliardkrát větší než hmotnost našeho slunce, je mnohem větší než ta v GSN 069, což je jen asi 400 000 krát masivnější než naše slunce.

Čím větší a masivnější je černá díra, tím pomalejší jsou výkyvy jasu, které může zobrazit, takže typická superhmotná černá díra by nevynikla každých devět hodin, ale každých několik měsíců nebo let. To by znemožnilo detekci, protože pozorování málokdy trvá tak dlouho.

Řekli, že kvazi-periodické erupce, jako jsou ty, které se nacházejí v GSN 069, by mohly poskytnout přirozený rámec pro interpretaci některých záhadných vzorů pozorovaných u významné části aktivních černých děr, jejichž jas se zdá příliš rychle měnit, než aby je bylo možné snadno vysvětlit současnými teoretickými modely. Miniutti řekl:

Víme o mnoha masivních černých dírách, jejichž jas roste nebo klesá o velmi velké faktory během dnů nebo měsíců, zatímco bychom očekávali, že se budou měnit pomaleji.

Pokud však část této variability odpovídá vzestupné nebo rozpadové fázi erupcí podobné těm, které byly objeveny v GSN 069, pak by se přirozeně mohla započítat rychlá variabilita těchto systémů, která se v současné době jeví jako neuskutečnitelná.

Nová data a další studie řeknou, zda tato analogie skutečně platí.

Rentgenové erupce z aktivní galaxie GSN 069. Více o tomto obrázku. Obrázek přes ESA / XMM-Newton; NASA / CXC; G. Miniutti (CAB, CSIC-INTA, Španělsko).

Kvazi-periodické erupce pozorované v GSN 069 by také mohly vysvětlit další zajímavé vlastnosti pozorované v rentgenové emisi z téměř všech jasných, narůstajících supermasivních černých děr, o kterých si můžete přečíst v ESA Space News.

Prozatím se tento tým astronomů snaží uspořádat svá studia vzdálené galaxie GSN 069; například se snaží přesně určit definující vlastnosti této galaxie v době, kdy byly periodické erupce poprvé detekovány. Norbert Schartel, projektový vědec ESA XMM-Newton, řekl:

GSN 069 je nesmírně fascinující zdroj s potenciálem stát se referencí v oblasti narůstání černé díry.

Věděli, co hledat, řekli, také jim pomohou efektivněji používat rentgenové dalekohledy jako XMM-Newton a Chandra k hledání více kvazi-periodických erupcí z jiných superhmotných černých děr v jiných vzdálených galaxiích. Margherita Giustini z madridské Centro de Astrobiología - spoluautorka studie - uvedla, že cílem je:

… Dále porozumět fyzickému původu tohoto nového jevu.

Sečteno a podtrženo: Koncem roku 2018 bylo vidět, že supermasivní černá díra v galaxii GSN 069 - vzdálená asi 250 miliónů světelných let - najednou náhle zvýší svůj jas až na faktor 100, a poté během jedné hodiny ztlumí své normální úrovně, a poté se znovu rozsvítí o devět hodin později. Od té doby pokračoval v těchto kvazi-periodických světlech. Vědci chtějí vědět, co je způsobuje.

Zdroj: Devěthodinové rentgenové kvazi-periodické erupce z galaktického jádra černé hmoty s nízkou hmotností

Prostřednictvím ESA