Minulý rok astronómovia objavili pokojnú čiernu dieru vo vzdialenej galaxii, ktorá po skartovaní a spotrebovaní prechádzajúcej hviezdy vybuchla. Vedci teraz identifikovali výrazný röntgenový signál pozorovaný v dňoch nasledujúcich po výbuchu, ktorý pochádza z hmoty na pokraji pádu do čiernej diery.
Tento kontrolný signál, nazývaný kvázi-periodická oscilácia alebo QPO, je charakteristickým znakom akrečných diskov, ktoré často obklopujú najkompaktnejšie objekty vo vesmíre - biele trpasličí hviezdy, neutrónové hviezdy a čierne diery. QPO boli pozorované v mnohých čiernych dierach s hmotnosťou hviezd a existuje niekoľko demonštrujúcich dôkazov v niekoľkých čiernych dierach, ktoré môžu mať hmotnosť strednej hmotnosti 100 až 100 000-krát viac ako slnko.
Až do nového nálezu boli QPO detegované okolo iba jednej superhmotnej čiernej diery - typu obsahujúcej milióny slnečných hmôt a nachádzajúcich sa v strede galaxií. Týmto objektom je galaxia Seyfertovho typu REJ 1034 + 396, ktorá je vo vzdialenosti 576 miliónov svetelných rokov pomerne blízko.
„Tento objav rozširuje náš dosah k najvnútornejšiemu okraju čiernej diery, ktorá sa nachádza vo vzdialenosti miliárd svetelných rokov, čo je skutočne úžasné. Toto nám dáva príležitosť preskúmať povahu čiernych dier a otestovať Einsteinovu relativitu v čase, keď bol vesmír veľmi odlišný od dnešného dňa, “povedal Rubens Reis, postgraduálny člen Einsteinskej univerzity na Michiganskej univerzite v Ann Arbor. Reis viedol tím, ktorý odkryl signál QPO pomocou údajov z obiehajúcich röntgenových teleskopov Suzaku a XMM-Newton. Toto zistenie je opísané v novinách publikovaných dnes v Science Express.
X-ray zdroj známy ako Swift J1644 + 57 - po jeho astronomických súradniciach v súhvezdí Draco - bol objavený 28. marca 2011 satelitom NASA Swift. Pôvodne sa predpokladalo, že ide o bežnejší typ výbuchu nazývaný výbuch gama lúčov, ale jeho postupné zoslabovanie nezodpovedá niču, čo sa predtým nevidelo. Astronómovia sa čoskoro zblížili s myšlienkou, že to, čo videli, bolo následkom skutočne mimoriadnej udalosti - prebudenia spiacej čiernej diery vzdialenej galaxie, keď rozdrvila a pohltila prechádzajúcu hviezdu. Galaxia je tak ďaleko, že svetlo z udalosti muselo prejsť 3,9 miliardy rokov, než sa dostalo na Zem.
Informácie o videu: 28. marca 2011 spoločnosť Swift spoločnosti NASA zaznamenala intenzívne röntgenové svetlice, o ktorých sa predpokladá, že sú spôsobené čiernou dierou, ktorá zožiera hviezdu. V jednom modeli, ktorý je tu znázornený, sa hviezda podobná slnku na excentrickej obežnej dráhe vrhá príliš blízko centrálnej čiernej diery galaxie. Približne polovica hmoty hviezdy dodáva okolo čiernej diery akrečný disk, ktorý zase poháňa prúd častíc, ktorý vyžaruje žiarenie smerom k Zemi. Kredit: NASA Goddard Space Flight Center / Koncepčný obrazový laboratórium
Hviezda zažila intenzívny príliv, keď dosiahla svoj najbližší bod k čiernej diere a bola rýchlo roztrhaná. Časť plynu klesla smerom k čiernej diere a okolo nej sa vytvoril disk. Najvnútornejšia časť tohto disku bola rýchlo zahriata na teploty miliónov stupňov, dostatočne horúce na to, aby vyžarovali röntgenové lúče. Zároveň procesmi, ktoré ešte nie sú úplne objasnené, opačne smerované prúdy kolmé na disk tvorené v blízkosti čiernej diery. Tieto trysky vystrelili materiál smerom von pri rýchlostiach vyšších ako 90 percent rýchlosti svetla pozdĺž osi rotácie čiernej diery. Jedna z týchto trysiek práve smerovala priamo na Zem.
Deväť dní po výbuchu Reis, Strohmayer a ich kolegovia pozorovali Swift J1644 + 57 pomocou Suzaku, röntgenového satelitu prevádzkovaného Japonskou agentúrou pre výskum vesmíru za účasti NASA. Asi o desať dní neskôr začali dlhšiu monitorovaciu kampaň pomocou observatória XMM-Newton Európskej vesmírnej agentúry.
„Pretože hmota v tryske sa pohybovala tak rýchlo a bola takmer šikmá do zorného poľa, účinky relativity zosilnili jej röntgenový signál natoľko, že sme mohli zachytiť QPO, čo by inak bolo ťažké odhaliť v takej veľkej vzdialenosti. “, Povedal Tod Strohmayer, astrofyzik a spoluautor štúdie v Goddardovom vesmírnom letovom centre NASA v Greenbelte, MD.
Ako horúci plyn v najvnútornejšom disku sa točí smerom k čiernej diere a dosahuje bod, ktorý astronómovia označujú ako najvnútornejší stabilný kruhový obeh (ISCO). Kedykoľvek bližšie k čiernej diere a plyn sa rýchlo vrhol do horizontu udalostí, bod návratu. Spirálový plyn smerujúci dovnútra má tendenciu hromadiť sa okolo ISCO, kde sa ohreje a vyžaruje záplavu röntgenových lúčov. Jas týchto röntgenových lúčov sa mení podľa vzoru, ktorý sa opakuje takmer v pravidelných intervaloch, čím sa vytvára signál QPO.
Údaje ukazujú, že QPO Swift J1644 + 57 cyklizoval každých 3,5 minúty, čo umiestnilo svoju zdrojovú oblasť medzi 2,2 a 5,8 milióna míľ (4 až 9,3 milióna km) od stredu čiernej diery, presná vzdialenosť závisí od rýchlosti čiernej diery. sa otáča. Aby som to dal do perspektívy, maximálna vzdialenosť je iba asi 6-násobok priemeru nášho slnka. Vzdialenosť od oblasti QPO k horizontu udalostí tiež závisí od rýchlosti rotácie, ale pre točenie čiernej diery, ktoré umožňuje teória maximálnej rýchlosti, je horizont iba vnútri ISCO.
"QPO nám posielajú informácie od samého okraja čiernej diery, kde sa účinky relativity stávajú najextrémnejšími," uviedla Reis. „Schopnosť získať nahliadnutie do týchto procesov na tak veľkú vzdialenosť je skutočne krásnym výsledkom a má veľkú nádej.“
Titulok úvodného obrázku: Tento obrázok zdôrazňuje hlavné črty modelu Swift J1644 + 57 a sumarizuje to, čo astronómovia objavili. Kredit: NASA Goddard Space Flight Center
