Astronómovia boli svedkami energetickej aktivácie čiernej diery

Tím astronómov vedený výskumníkmi z University of Birmingham, University College London a King's University Belfast objavil jedno z najdramatickejších „prepnutí“ čiernych dier, aké boli kedy pozorované. Svoje výsledky predstavia v utorok 4. júla o hod Národné astronomické stretnutie 2023 v Cardiffe.

J221951-484240, známy ako J221951, je jedným z najjasnejších prechodných javov – astrofyzikálnych objektov, ktoré menia svoju jasnosť v priebehu krátkeho časového obdobia – aké boli kedy zaznamenané. Objavila ho Dr Samantha Oatesová, astronómka z Birminghamskej univerzity, a jej tím v septembri 2019 pri hľadaní elektromagnetického svetla z gravitačnej vlny. Tím použil ultrafialové a optické teleskopy na palube observatória Neil Gerrells Swift na hľadanie kilonov, podpisu neutrónovej hviezdy spájajúcej sa s inou neutrónovou hviezdou alebo čiernou dierou. Zvyčajne vyzerá kilonova modrá, potom v priebehu niekoľkých dní vybledne a zmení sa na červenú. Namiesto toho našli niečo ešte nezvyčajnejšie: J221951. Vyzerala ako modrá, no nezmenila farbu ani nevybledla tak rýchlo ako kilonova.

Na pozorovanie J221951 a určenie jeho povahy bolo použitých niekoľko ďalekohľadov, vrátane vesmírnych teleskopov NASA Swift/UVOT a Hubble, Juhoafrický veľký teleskop a prístrojov ESO, ako je Very Large Telescope a GROND na 2,2-metrovom ďalekohľade MPG/ESO. v observatóriu La Silla.

Spektrum J221951 získané Hubblovým vesmírnym teleskopom vylúčilo spojenie gravitačných vĺn J221951. Štúdiom svetelného spektra J221951 doktorka Oatesová a jej tím dokázali určiť, že zdroj je vzdialený asi 10 miliárd svetelných rokov, na rozdiel od signálu gravitačných vĺn, ktorý bol zachytený vo vzdialenosti menej ako 0,5 miliardy svetelných rokov. Skutočnosť, že svieti tak jasne na takú veľkú vzdialenosť, robí z J221951 jeden z najjasnejších prechodových javov, aké boli kedy objavené.

Dôkazy naznačujú, že J221951 vznikol ako výsledok supermasívnej čiernej diery, ktorá veľmi rýchlo absorbovala okolitý materiál. Červená galaxia bola pozorovaná v J221951 pred jej objavom a umiestnenie J221951 je v súlade so stredom galaxie, kde by sa mala prirodzene nachádzať masívna čierna diera. Začala žiariť veľmi náhle - asi 10 mesiacov predtým, ako bola prvýkrát zistená - čo znamená, že čierna diera sa začala kŕmiť veľmi rýchlo potom, čo bola chvíľu ticho. Ultrafialové spektrum ukazuje absorpčné vlastnosti v súlade s materiálom vytlačeným von obrovským uvoľnením energie. To v kombinácii s vysokou svietivosťou z nej robí jednu z najdramatickejších „zapnutí“ čiernej diery, aké boli kedy pozorované.

Tím identifikoval dva možné mechanizmy, ktoré by mohli vysvetliť také extrémne kŕmenie supermasívnej čiernej diery. Prvým je, že to mohlo byť spôsobené slapovou poruchou – zničením hviezdy pri prechode blízko supermasívnej čiernej diery v strede jej galaxie. Druhou možnosťou je, že to mohlo spôsobiť aktívne galaktické jadro, ktoré „zmenilo svoj stav“ zo spiaceho na aktívny. J221951 by potom signalizoval, že spiaca čierna diera v strede hostiteľskej galaxie sa začala živiť materiálom z akrečného disku.

Dr Matt Nicholl, člen tímu z King's University Belfast, povedal: „Naše chápanie rôznych vecí, ktoré dokážu supermasívne čierne diery, sa v posledných rokoch výrazne rozšírilo vďaka objavom hviezdnych výbuchov a narastaniu čiernych dier s extrémne premenlivou svietivosťou. " Dodáva: „J221951 je jedným z najextrémnejších príkladov, keď nás čierna diera prekvapí. Ďalšie pozorovanie J221951 na určenie celkového uvoľnenia energie nám môže umožniť určiť, či ide o prílivovú absorpciu hviezdy rýchlo rotujúcou čiernou dierou alebo o nový druh zapnutia AGN.

Dr. N. Paul Quinn, ďalší člen tímu z Space Science Laboratory pomenovaný po Mallard z University College London povedal: „Kľúčovým objavom bolo, že ultrafialové spektrum získané Hubbleom vylúčilo galaktický pôvod. To ukazuje, aké dôležité je zachovať schopnosti vesmírneho UV spektrografu v budúcnosti."

Dr Samantha Oates dodáva: „V budúcnosti možno budeme schopní získať dôležité stopy na odlíšenie udalosti prílivovej poruchy od scenárov aktívneho galaktického jadra. Napríklad, ak je J221951 spojená so zapnutím supernovy, mohli by sme očakávať, že prestane slabnúť a znovu narastie jas, zatiaľ čo ak je J221951 prílivovou poruchou, očakávame, že bude naďalej slabnúť. Budeme musieť pokračovať v pozorovaní J221951 počas niekoľkých nasledujúcich mesiacov a rokov, aby sme zachytili jeho neskoré správanie."

Prečítajte si tiež:

• Supermasívna čierna diera Sagittarius A* sa prebudila pred 200 rokmi
• Vyvrhnutá čierna diera uháňa vesmírom sprevádzaná chvostom detských hviezd