A csillagászok tanúi voltak egy fekete lyuk energetikai aktiválásának

A Birminghami Egyetem, a University College London és a King's University Belfast kutatói által vezetett csillagászcsoport felfedezte a valaha megfigyelt egyik legdrámaibb fekete lyuk „bekapcsolást”. Eredményeiket július 4-én, kedden mutatják be Országos Csillagászati ​​Találkozó 2023 Cardiffban.

A J221951-484240, a J221951 néven ismert, az egyik legfényesebb tranziens – olyan asztrofizikai objektumok, amelyek rövid időn belül megváltoztatják fényerejüket –, amelyet valaha rögzítettek. Dr. Samantha Oates, a Birminghami Egyetem csillagásza és csapata fedezte fel 2019 szeptemberében, miközben egy gravitációs hullám elektromágneses fényét kereste. A csapat a Neil Gerrells Swift Obszervatórium fedélzetén lévő ultraibolya és optikai teleszkópokat használva keresett egy kilonovát, amely egy neutroncsillag egy másik neutroncsillaggal vagy fekete lyukkal egyesülő jele. Általában a kilonova kéknek tűnik, majd néhány napon belül elhalványul és pirosra vált. Ehelyett valami még szokatlanabbat találtak: J221951. Kéknek tűnt, de nem változtatta meg a színét és nem fakult olyan gyorsan, mint a kilonova.

Számos távcsövet használtak a J221951 megfigyelésére és természetének meghatározására, köztük a NASA Swift/UVOT és Hubble űrteleszkópjait, a dél-afrikai nagy távcsövet, valamint az ESO műszereit, például a Very Large Telescope-ot és a GROND műszert az MPG/ESO 2,2 méteres teleszkópon. a La Silla csillagvizsgálóban.

A Hubble Űrteleszkóp által kapott J221951 spektrum kizárta a J221951 gravitációs hullámkapcsolatát. A J221951 fényspektrumának tanulmányozásával Dr. Oates és csapata meg tudta állapítani, hogy a forrás körülbelül 10 milliárd fényévnyire van, ellentétben a gravitációs hullámjellel, amelyet kevesebb mint 0,5 milliárd fényévnyire észleltek. Az a tény, hogy ilyen nagy távolságból olyan fényesen világít, a J221951 a valaha felfedezett legfényesebb tranziensek egyikévé teszi.

A bizonyítékok arra utalnak, hogy a J221951 egy szupermasszív fekete lyuk eredményeként jött létre, amely nagyon gyorsan elnyelte a környező anyagot. Egy vörös galaxist figyeltek meg a J221951-nél a felfedezése előtt, és a J221951 helye megegyezik a galaxis középpontjával, ahol természetesen egy hatalmas fekete lyuknak kell lennie. Nagyon hirtelen kezdett világítani - körülbelül 10 hónappal az első észlelése előtt -, ami azt jelenti, hogy a fekete lyuk nagyon gyorsan kezdett táplálkozni, miután egy ideig csendben volt. Az ultraibolya spektrum olyan abszorpciós jellemzőket mutat, amelyek összhangban állnak a hatalmas energiafelszabadulás által kifelé tolt anyaggal. Ez a nagy fényerővel kombinálva az egyik legdrámaibb fekete lyuk „bekapcsolást”, amelyet valaha is megfigyeltek.

A csapat két lehetséges mechanizmust azonosított, amelyek magyarázatot adhatnak egy szupermasszív fekete lyuk ilyen szélsőséges táplálására. Az első az, hogy árapály-zavar okozhatta – egy csillag elpusztulása, amikor elhalad a galaxisa közepén lévő szupermasszív fekete lyuk közelében. A második lehetőség az, hogy egy aktív galaktikus mag okozhatta, amely "állapotát" alvóról aktívra változtatta. A J221951 ekkor azt jelezné, hogy a gazdagalaxis közepén lévő szunnyadó fekete lyuk elkezdett táplálkozni az akkréciós korongból származó anyaggal.

Dr. Matt Nicholl, a belfasti King's University csapatának tagja a következőket mondta: "A szupermasszív fekete lyukak által előidézett különféle dolgokról alkotott ismereteink jelentősen bővültek az elmúlt években, köszönhetően a csillagkitörések felfedezésének és a rendkívül változó fényerősségű fekete lyukak felszaporodásának. " Hozzáteszi: „A J221951 az egyik legszélsőségesebb példa arra, hogy egy fekete lyuk meglepett minket. A J221951 további megfigyelése a teljes energiafelszabadulás meghatározására lehetővé teheti számunkra annak meghatározását, hogy ez a csillag árapály-elnyelése egy gyorsan forgó fekete lyuk által, vagy egy újfajta AGN bekapcsolása.

Dr. N. Paul Quinn, egy másik csapattag az Űrtudományi Laboratóriumból. Mallard, a University College London munkatársa elmondta: "A legfontosabb felfedezés az volt, hogy a Hubble által nyert ultraibolya spektrum kizárta a galaktikus eredetet. Ez azt mutatja, hogy mennyire fontos az űralapú UV-spektrográf képességeinek a jövőbeni fenntartása."

Dr. Samantha Oates hozzáteszi: "A jövőben fontos nyomokat kaphatunk, amelyekkel meg tudjuk különböztetni az árapály-zavart eseményt az aktív galaktikus mag forgatókönyveitől. Például, ha a J221951-et egy szupernóva bekapcsolásával társítják, akkor arra számíthatunk, hogy abbahagyja az elhalványulást, és újra megnövekszik a fényereje, míg ha a J221951 árapály-zavar, akkor azt várnánk, hogy tovább halványul. Folytatnunk kell a J221951 megfigyelését a következő néhány hónapban és évben, hogy rögzítsük késői viselkedését."

Olvassa el még:

• A szupermasszív fekete lyuk, a Sagittarius A* 200 éve ébredt fel
• Egy kitaszított fekete lyuk száguldozik az űrben babacsillagok farka kíséretében