Tähtitieteilijät ovat nähneet mustan aukon energeettisen aktivoitumisen

Birminghamin yliopiston, University College Londonin ja King's Universityn Belfastin tutkijoiden johtama tähtitieteilijöiden ryhmä on havainnut yhden dramaattisimmista mustien aukkojen "kytkentöistä", joita on koskaan havaittu. He esittelevät tuloksensa tiistaina 4. heinäkuuta klo Kansallinen tähtitieteellinen kokous 2023 Cardiffissa.

J221951-484240, joka tunnetaan nimellä J221951, on yksi kirkkaimmista koskaan tallennetuista transienteista – astrofysikaalisista objekteista, jotka muuttavat kirkkauttaan lyhyessä ajassa. Birminghamin yliopiston tähtitieteilijä tohtori Samantha Oates ja hänen tiiminsä löysivät sen syyskuussa 2019 etsiessään sähkömagneettista valoa gravitaatioaallosta. Tiimi käytti Neil Gerrells Swift -observatorion ultravioletti- ja optisia teleskooppeja etsiäkseen kilonovaa, neutronitähteen sulautuman toiseen neutronitähteen tai mustaan ​​aukkoon. Yleensä kilonova näyttää siniseltä, sitten haalistuu ja muuttuu punaiseksi muutamassa päivässä. Sen sijaan he löysivät jotain vielä epätavallisempaa: J221951. Se näytti siniseltä, mutta se ei vaihtanut väriä tai haalistunut yhtä nopeasti kuin kilonova.

J221951:n tarkkailuun ja sen luonteen määrittämiseen käytettiin useita kaukoputkia, mukaan lukien NASAn Swift/UVOT- ja Hubble-avaruusteleskoopit, Etelä-Afrikan suuri teleskooppi ja ESO-instrumentit, kuten Very Large Telescope ja GROND-instrumentti 2,2 metrin MPG/ESO-teleskoopissa. La Sillan observatoriossa.

Hubblen avaruusteleskoopin J221951 spektri sulki pois J221951:n gravitaatioaaltoyhteyden. Tutkimalla J221951:n valospektriä tohtori Oates ja hänen tiiminsä pystyivät määrittämään, että lähde on noin 10 miljardin valovuoden päässä, toisin kuin gravitaatioaaltosignaali, joka havaittiin alle 0,5 miljardin valovuoden päässä. Se, että se loistaa niin kirkkaasti niin suurelta etäisyydeltä, tekee J221951:stä yhden kirkkaimmista koskaan löydetyistä transienteista.

Todisteet viittaavat siihen, että J221951 muodostui supermassiivisen mustan aukon seurauksena, joka absorboi ympäröivän materiaalin hyvin nopeasti. Punainen galaksi havaittiin kohdassa J221951 ennen sen löytämistä, ja J221951:n sijainti on yhdenmukainen galaksin keskuksen kanssa, jossa massiivinen musta aukko luonnollisesti sijaitsisi. Se alkoi hehkua hyvin äkillisesti - noin 10 kuukautta ennen kuin se havaittiin ensimmäisen kerran - mikä tarkoittaa, että musta aukko alkoi ruokkia hyvin nopeasti hetken hiljaisuuden jälkeen. Ultraviolettispektri osoittaa absorptioominaisuuksia, jotka ovat yhdenmukaisia ​​materiaalin kanssa, joka työntyy ulospäin valtavan energian vapautumisen vuoksi. Tämä yhdistettynä korkeaan kirkkauteen tekee tästä yhden dramaattisimmista mustan aukon "sytytyksistä", joita on koskaan havaittu.

Ryhmä tunnisti kaksi mahdollista mekanismia, jotka voisivat selittää supermassiivisen mustan aukon äärimmäisen ruokkimisen. Ensimmäinen on se, että se saattoi johtua vuorovesihäiriöstä – tähden tuhoutumisesta sen kulkiessa läheltä supermassiivista mustaa aukkoa galaksinsa keskellä. Toinen vaihtoehto on, että se olisi voinut johtua aktiivisesta galaktisesta ytimestä, joka "muutti tilansa" lepotilasta aktiiviseen. J221951 antaisi sitten signaalin, että isäntägalaksin keskellä oleva lepotilassa oleva musta aukko on alkanut syöttää materiaalia akkrektiolevystä.

Tohtori Matt Nicholl, Belfastin King's Universityn tiimin jäsen, sanoi: "Ymmärryksemme supermassiivisten mustien aukkojen tekemistä eri asioista on laajentunut huomattavasti viime vuosina tähtienpurkausten ja erittäin vaihtelevan valovoimaisten mustien aukkojen lisääntymisen ansiosta. " Hän lisää: "J221951 on yksi äärimmäisistä esimerkeistä mustasta aukosta, joka yllättää meidät. J221951:n lisähavainnointi kokonaisenergian vapautumisen määrittämiseksi voi auttaa meitä määrittämään, onko kyseessä nopeasti pyörivän mustan aukon aiheuttama tähden vuorovesiabsorptio vai uudenlainen AGN-sytytys."

Dr. N. Paul Quinn, toinen tiimin jäsen avaruustieteen laboratoriosta. Mallard University College Londonista sanoi: "Tärkein löytö oli, että Hubblen saama ultraviolettispektri sulki pois galaktisen alkuperän. Tämä osoittaa, kuinka tärkeää on säilyttää avaruudessa sijaitsevan UV-spektrografin ominaisuudet tulevaisuudessa."

Tohtori Samantha Oates lisää: "Tulevaisuudessa voimme ehkä saada tärkeitä vihjeitä erottaaksemme vuorovesihäiriötapahtuman aktiivisista galaktisista ydinskenaarioista. Jos esimerkiksi J221951 liittyy supernovan päällekytkemiseen, saatamme odottaa sen häipymisen lopettavan ja kirkkauden kasvavan uudelleen, kun taas jos J221951 on vuorovesihäiriö, sen odotetaan edelleen häipyvän. Meidän on jatkettava J221951:n tarkkailua seuraavien kuukausien ja vuosien ajan, jotta voimme saada selville sen myöhäisen käyttäytymisen."

Lue myös:

• Supermassiivinen musta aukko Sagittarius A* heräsi 200 vuotta sitten
• Karkotettu musta aukko juoksee avaruudessa tähtienvauvojen hännän mukana