Astronómovia našli supermasívnu čiernu dieru (SMBH) s nezvyčajne pravidelným režimom kŕmenia. Hemoth je aktívne galaktické jadro (AGN) v srdci galaxie Seyfert 2 GSN 069. AGN je asi 250 miliónov svetelných rokov od Zeme a obsahuje asi 400 000-násobok hmotnosti Slnka.
Tím astronómov použil röntgenové observatórium ESA XMM-Newton a röntgenové observatórium NASA pre pozorovanie röntgenových emisií SMBH. Približne každých 9 hodín sa čierna diera svetelne lúči röntgenovými lúčmi, keď sa do nej vtiahne materiál. Astronómovia našli ďalšie dve čierne diery s hviezdnou hmotou, ktoré sa počas kŕmenia pravidelne rozširujú, ale tento druh pravidelnosti v supermasívnej čiernej diere nebol nikdy predtým známy.
"Táto čierna diera je na jedálničku, aký sme nikdy predtým nevideli."
Giovanni Miniutti, hlavný autor, ESA Centrum pre astrobiológiu, Španielsko.
Dokument, ktorý načrtáva tento objav, je publikovaný v časopise Nature a je nazvaný „Deväťhodinové röntgenové kvázi periodické erupcie z galaktického jadra čiernej diery s nízkou hmotnosťou“. Vedúcim autorom je Giovanni Miniutti z ESA pre astrobiológiu v Španielsku. Podľa novín spotrebuje SMBH trikrát každý deň materiál v hodnote asi štyri mesiace. To znamená, že zakaždým, keď sa čierna diera podáva, spotrebuje asi milión miliárd miliárd libier materiálu.
"Táto čierna diera je na jedálničku, aký sme nikdy predtým nevideli," uviedla v tlačovej správe Miniutti. "Toto správanie je také bezprecedentné, že sme museli vymyslieť nový výraz, ktorý by ho opísal:" Röntgenové kvázi-periodické erupcie "."
Röntgenové emisie z tohto SMBH sú známe a pozorované od júla 2010, ale boli stabilné. Nový dokument vychádza z 54 dní pozorovaní, ktoré sa začínajú v decembri 2018 a začínajú sa observatóriom XMM-Newton v ESA. Toto observatórium 24. decembra spozorovalo dve výbuchy. V januári našla spoločnosť XMM-Newton ďalšie tri z týchto pravidelných výbuchov.
Potom astronómovia požiadali o pozorovanie Chandra Observatory NASA na pozorovanie. Chandra pozorovala ďalších päť z týchto udalostí. Počas bežných pravidelných erupcií sa aktivita röntgenového žiarenia zvyšuje o dva rády nad röntgenovými emisiami pozadia. Každá svetlice trvá niečo cez hodinu a objavuje sa každých deväť hodín.
„Kombináciou údajov z týchto dvoch rôntgenových observatórií sme sledovali tieto periodické výbuchy najmenej 54 dní,“ uviedol spoluautor Richard Saxton z Európskeho vesmírneho astronomického centra v Madride v Španielsku. "Toto nám dáva jedinečnú príležitosť byť svedkom toku hmoty do supermasívnej čiernej diery, ktorá sa opakovane zrýchľuje a spomaľuje."
Počas každého z týchto výbuchov je röntgenové žiarenie 20-krát jasnejšie ako v pokojných obdobiach. Teplota zvyšujúceho sa plynu tiež stúpa. Počas tichších období stúpa z asi 1 milióna stupňov Fahrenheita na 2,5 milióna stupňov Fahrenheita. Vyššia teplota je približne rovnaká ako teplota plynu okolo väčšiny SMBH, ktoré aktívne rastú.
Príčina týchto pravidelných vzplanutí nie je známa. Horúci plyn s teplotou 2,5 milióna stupňov F. obklopujúci GSN 069 je rovnaká teplota ako plyn obklopujúci iné SMBH. Je to záhada, pretože je jednoducho príliš horúco na to, aby to bolo z padajúceho disku materiálu, ktorý obklopuje čierne diery. Ale GSN 069 je jedinečnou príležitosťou na štúdium tohto fenoménu, pretože horúci plyn sa opakovane tvorí a potom mizne.
Normálne je tento horúci plyn spôsobený roztrhnutím hviezdy a jej spotrebovaním čiernou dierou, tak si to astronómovia myslia. Pravidelnosť, ktorú vystavuje GSN 069, je však tajomstvom.
„Myslíme si, že pôvod röntgenovej emisie je hviezdou, ktorú čierna diera čiastočne alebo úplne roztrhla a pomaly spotrebúva kúsok po kúsku,“ uviedla spoluautorka Margherita Giustini, tiež Centrum astrobiológie ESA. "Ale pokiaľ ide o opakujúce sa výbuchy, je to úplne iný príbeh, ktorého pôvod je potrebné študovať pomocou ďalších údajov a nových teoretických modelov."
Vidieť, že supermasívna čierna diera spotrebúva plyn z hviezdy, nie je ničím novým. Je to pravidelnosť vzplanutia hlavy GSN 069, ktorá je škrabkou na hlave. Autori štúdie navrhujú dve možné vysvetlenia pravidelného plánu kŕmenia SMBH:
- Množstvo energie v disku sa hromadí, až kým sa nestane nestabilným a hmota rýchlo neklesne do čiernej diery, ktorá vytvára zhluky. Tento cyklus sa opakuje.
- Dochádza k interakcii medzi diskom a sekundárnym telom obiehajúcim okolo čiernej diery, pravdepodobne zvyšku čiastočne narušenej hviezdy.
Vďaka pozorovaniam z Chandry vedci vedci vedia, že zdroj horiacich röntgenových lúčov je priamo v centre GSN 069. Tam sa očakáva, že bude SMBH. Kombinované údaje od spoločnosti Chandra a XMM-Newton tiež jasne ukazujú, že horenie, aj keď je pravidelné, sa pomaly mení: veľkosť aj trvanie jedál čiernej diery sa mierne znížili a priestor medzi jednotlivými jedlami rastie. Je na budúcich pozorovaniach, aby sme zistili, či tieto trendy pokračujú.
GSN 069 je na malej strane pre SMBH. SMBH obyčajne obsahuje toľko hmoty ako niekoľko miliónov alebo dokonca niekoľko miliárd Slnka, zatiaľ čo GSN 069 obsahuje iba asi 400 000 Slnka v hodnote hmoty. To by mohlo pomôcť vysvetliť, prečo sa tento typ pravidelného kŕmenia doteraz nevidel.
V prípade väčších SMBH, ktoré sú omnoho väčšie, sú kolísania jasu oveľa pomalšie. Namiesto toho, aby vybuchli každých deväť hodín, malo by im to trvať mesiace alebo roky. To by vysvetľovalo, prečo neboli pozorované kvázi-periodické erupcie (QPE), ako sú tieto. Röntgenové observatóriá sú zaneprázdnené a tak dlho neexistuje spôsob, ako trénovať jedného jediného cieľa.
Vyskytlo sa niekoľko prípadov, keď bolo pozorované veľké zvýšenie alebo zníženie röntgenového žiarenia spôsobené čiernymi dierami. Tieto pripomienky sa opierali o opakované pripomienky v priebehu mesiacov alebo dokonca rokov. Niektoré z týchto zmien sú príliš rýchle na to, aby ich bolo možné vysvetliť štandardnou teóriou padania hmoty z akréčného disku čiernej diery. Tento objav však mohol vysvetliť tieto pozorovania. Môžu sa vyskytnúť podobné správanie ako GSN 069.
Viac:
- Tlačová správa: Vedci objavujú, že čierna diera má tri horúce jedlá denne
- Výskumná práca: Deväťhodinové röntgenové kvázi periodické erupcie z galaktického jadra čiernej diery s nízkou hmotnosťou
- Wikipedia: Active Galactic Nucleus
