Lani so astronomi odkrili miroljubno črno luknjo v oddaljeni galaksiji, ki je izbruhnila po drobljenju in zaužitju minljive zvezde. Zdaj so raziskovalci prepoznali značilen rentgenski signal, opažen v dneh po izbruhu, ki prihaja iz snovi na robu padanja v črno luknjo.
Ta signalni signal, ki ga imenujemo kvaziperiodično nihanje ali QPO, je značilna značilnost akkracijskih diskov, ki pogosto obkrožajo najbolj kompaktne predmete v vesolju - bele pritlikave zvezde, nevtronske zvezde in črne luknje. QPO so opazili v številnih črnih luknjah zvezdne mase, zanje pa obstajajo zapleteni dokazi v nekaj črnih luknjah, ki imajo lahko srednjo maso med 100 in 100.000 krat večjo od sončne.
Do nove ugotovitve so bili QPO zaznani le okoli ene supermasivne črne luknje - vrste, ki vsebuje milijone sončnih mas in ki se nahajajo v središčih galaksij. Ta objekt je galaksija tipa Seyfert REJ 1034 + 396, ki na razdalji 576 milijonov svetlobnih let leži razmeroma v bližini.
»To odkritje razširi naš doseg na najbolj notranji rob črne luknje, ki je oddaljen več milijard svetlobnih let, kar je res neverjetno. To nam daje priložnost, da raziščemo naravo črnih lukenj in preizkusimo Einsteinovo relativnost v času, ko je bilo vesolje zelo drugače, kot je danes, "je dejal Rubens Reis, podoktorski znanstveni sodelavec Einsteina na Univerzi v Michiganu v Ann Arboru. Reis je vodil ekipo, ki je odkrila QPO signal s pomočjo podatkov iz orbitaških teleskopov Suzaku in XMM-Newton, ugotovitev je opisana v prispevku, objavljenem danes v Science Expressu.
Izvor rentgenskih žarkov, znan kot Swift J1644 + 57 - po astronomskih koordinatah v ozvezdju Draco - je 28. marca 2011 odkril NASA-in satelit Swift. Prvotno se je domnevalo, da gre za pogostejšo vrsto izbruha, ki se imenuje gama-rafal, toda njegovo postopno izginjanje ni ustrezalo ničesar, kar še nismo videli. Astronomi so se kmalu zbližali z mislijo, da je to, kar so videli, resnično izreden dogodek - prebujanje mirujoče črne luknje oddaljene galaksije, ko se je raztrgalo in pokukalo mimo zvezde. Galaksija je tako daleč, da je svetloba od dogodka morala potovati 3,9 milijarde let, preden je dosegla Zemljo.
Informacije o videoposnetku: 28. marca 2011 je NASA-in Swift odkril intenzivne rentgenske žarke, ki naj bi jih povzročila črna luknja, ki je požrla zvezdo. V enem modelu, ki je prikazan tukaj, se sončna zvezda na ekscentrični orbiti poglobi blizu središčne črne luknje svoje galaksije. Približno polovica mase zvezde nahrani akrecijski disk okoli črne luknje, ki nato sproži curek delcev, ki oddaja sevanje proti Zemlji. Zasluge: Nasin center za vesoljske polete Goddard / konceptualni slikovni laboratorij
Zvezda je doživela intenzivno plimovanje, ko je dosegla najbližjo točko do črne luknje in se hitro raztrgala. Nekaj njegovega plina je padlo proti črni luknji in okoli nje je oblikoval disk. Notranji del tega diska se je hitro segreval na milijone stopinj, dovolj vroče, da lahko oddajajo rentgenske žarke. Hkrati s postopki, ki še vedno niso popolnoma razumljeni, nasprotno usmerjeni curki, pravokotni na disk, tvorjen v bližini črne luknje. Ti curki razstrelijo snov navzven s hitrostjo večjo od 90 odstotkov hitrosti svetlobe vzdolž osi črne luknje. Eden od teh curkov se je pravkar usmeril naravnost na Zemljo.
Devet dni po izbruhu so Reis, Strohmayer in njihovi kolegi opazovali Swift J1644 + 57 z uporabo Suzakuja, rentgenskega satelita, ki ga je upravljala Japonska agencija za vesoljsko raziskovanje z udeležbo NASA. Približno deset dni kasneje so začeli daljšo kampanjo spremljanja z opazovalnico XMM-Newton Evropske vesoljske agencije.
"Ker se je zadeva v curku gibala tako hitro in je bila usmerjena skoraj v našo vidno polje, so učinki relativnosti še povečali njen rentgenski signal, da smo lahko ujeli QPO, ki bi ga sicer težko zaznati na tako veliki razdalji , "Je dejal Tod Strohmayer, astrofizik in soavtor študije v Nasinem vesoljskem letališkem centru Goddard v Greenbeltu, Md.
Kot vroči plin v najbolj spiralni spirali proti črni luknji doseže točko, ki jo astronomi označujejo kot najbolj stabilno krožno orbito (ISCO). Vsako bližje črni luknji in plin hitro zaide v obzorje dogodkov, kjer ni vrnitve. Notranji spiralni plin se nagiba okoli ISCO, kjer se močno segreje in izžareva poplavo rentgenskih žarkov. Svetlost teh rentgenskih žarkov se spreminja v vzorcu, ki se ponavlja v skoraj pravilnem intervalu in ustvarja QPO signal.
Podatki kažejo, da je QI kolesarja Swift J1644 + 57 kolesaril vsakih 3,5 minute, kar od središča črne luknje postavi med 2,2 in 5,8 milijona milj (4 do 9,3 milijona km), natančno razdaljo, odvisno od tega, kako hitro je črna luknja se vrti. Če pogledamo to, je največja razdalja le približno 6-krat večja od premera našega sonca. Oddaljenost od območja QPO do obzorja dogodkov je odvisna tudi od hitrosti vrtenja, toda če črna luknja omogoča vrtenje s teorijo največje hitrosti, je obzorje tik znotraj ISCO.
"QPO nam pošiljajo informacije z samega roba črne luknje, kjer učinki relativnosti postanejo najbolj skrajni," je dejal Reis. "Sposobnost vpogleda v te procese na tako veliki razdalji je resnično lep rezultat in veliko obeta."
Napis s svinčeno podobo: Ta ilustracija izpostavlja glavne značilnosti modela Swift J1644 + 57 in povzema, kaj so astronomi odkrili o tem. Zasluge: Nasin center za vesoljske polete Goddard
