Astronomi so našli supermasivno črno luknjo (SMBH) z nenavadno pravilnim urnikom hranjenja. Behemot je aktivno galaktično jedro (AGN) v središču galaksije Seyfert 2 GSN 069. AGN je približno 250 milijonov svetlobnih let od Zemlje in vsebuje približno 400.000-krat večjo maso Sonca.
Skupina astronomov je za opazovanje rentgenskih emisij SMBH uporabljala XMM-Newton in NASA-in rentgenski observatorij Chandra. Približno vsakih 9 ur se črna luknja močno žare z rentgenom, ko se vanj vleče material. Astronomi so našli še dve črni luknji zvezdne mase, ki se redno napajajo, ko se hranijo, vendar takšne pravilnosti v supermasivni črni luknji še nikoli niso videli.
"Ta črna luknja je na načrtu obroka, kot je še nismo videli."
Giovanni Miniutti, vodilni avtor, Center za astrobiologijo ESA, Španija.
Dokument, ki opisuje to odkritje, je objavljen v reviji Nature in je naslovljen "Deveturni rentgensko kvaziperiodični izbruhi iz galaktičnega jedra črne luknje majhne mase." Glavni avtor je Giovanni Miniutti iz centra za astrobiologijo ESA v Španiji. Po navedbah prispevka SMBH porabi približno štiri mesece materiala na dan trikrat. To pomeni, da vsakič, ko se črna luknja nahrani, porabi približno milijon milijard funtov materiala.
"Ta črna luknja je na načrtu obroka, kot je še nismo videli," je dejal Miniutti v sporočilu za javnost. "Takšno vedenje je tako brez primere, da smo morali opisati nov izraz, da ga opišemo:" rentgenski kvaziperiodični izbruhi "."
Rentgenski žarki iz te SMBH so bili znani in opaženi od julija 2010, vendar so bili stalni. Novi dokument temelji na 54 dneh opazovanj, ki se začnejo decembra 2018, začenši z ESA-jevim opazovalnikom XMM-Newton. Ta opazovalnica je 24. decembra zaznala dva rafala. Januarja je XMM-Newton našel še tri od teh navadnih napadov.
Nato so astronomi zaprosili za več časa opazovanja z Nasino opazovalnico Chandra, da bi raziskali. Chandra je opazil še pet teh dogodkov. Med trenutnimi rednimi izbruhi se aktivnost žarenja rentgenskih žarkov poveča za dva zaporedja glede na emisije rentgenskih žarkov v ozadju. Vsak požar traja nekaj več kot eno uro in se pojavi vsakih devet ur.
"Z združevanjem podatkov teh dveh rentgenskih opazovalnic smo te 54-letne izsledke spremljali vsaj 54 dni," je dejal soavtor Richard Saxton iz evropskega vesoljskega astronomskega centra v Madridu. "To nam daje edinstveno priložnost, da smo priča pretoku snovi v supermasivno črno luknjo, ki večkrat pospešuje in upočasnjuje."
Med vsakim od teh izbruhov je žarek rentgenskih žarkov 20-krat svetlejši kot v mirnih obdobjih. Povečuje se tudi temperatura padajočega plina. Med prameni se dvigne s približno 1 milijon stopinj Farenhejta v tišjih obdobjih na 2,5 milijona stopinj Farenhejta. Višja temperatura je približno enaka temperaturi plina okoli večine SMBH, ki aktivno rastejo.
Vzrok teh rednih vžigov ni znan. Vroči 2,5 milijona stopinj F. plina, ki obdaja GSN 069, je enak temperaturi kot plin, ki obdaja druge SMBH. Skrivnost je, ker je iz vpadljivega diska materiala, ki obdaja črne luknje, preprosto prevroče. Toda GSN 069 je edinstvena priložnost za proučevanje pojava, ker se vroči plin večkrat tvori, nato pa izgine.
Običajno ta vroči plin povzroči, da se zvezda raztrga in porabi črno luknjo, ali tako mislijo astronomi. Toda pravilnost, ki jo razstavlja GSN 069, je skrivnost.
"Mislimo, da je nastanek rentgenske emisije zvezda, ki se je črna luknja delno ali popolnoma raztrgala in se počasi porablja," je povedala soavtorica Margherita Giustini, tudi ESA-in Center za astrobiologijo. "Kar pa se ponavljajočih se razpokov, je to povsem druga zgodba, katere izvor je treba proučiti z nadaljnjimi podatki in novimi teoretičnimi modeli."
Ponovno gledanje supermasivne črne luknje porabi plin iz zvezde, ni nič novega. Rednost GSN 069-jevega žarenja je tisto, kar je odganjalo glave. Avtorji študije predlagajo dve možni razlagi rednega prehranjevanja v SMBH:
- Količina energije na disku se nabira, dokler ne postane nestabilna in materija hitro pade v črno luknjo, kar povzroči razpoke. Ta cikel se ponavlja.
- Med diskom in sekundarnim telesom, ki kroži okoli črne luknje, obstaja interakcija, morda ostanek delno porušene zvezde.
Zahvaljujoč opazovanjem Chandre skupina znanstvenikov ve, da je vir žganih rentgenskih žarkov ravno v središču GSN 069. Tam naj bi bil SMBH. Kombinirani podatki Chandra in XMM-Newton tudi jasno kažejo, da se plastenje, čeprav redno, počasi spreminja: tako velikost kot trajanje "obrokov" črne luknje sta se nekoliko zmanjšala, prostor med vsakim obrokom pa narašča. V prihodnjih opažanjih bomo videli, ali se bodo ti trendi nadaljevali.
GSN 069 je na majhni strani za SMBH. Običajno SMBH vsebuje toliko mase kot nekaj milijonov ali celo več milijard Soncev, medtem ko GSN 069 vsebuje samo približno 400.000 Sončkov. To bi lahko pomagalo razložiti, zakaj takšne vrste rednega hranjenja še nismo videli.
Pri večjih SMBH, veliko večjih od tega, so njihova nihanja svetlosti precej počasnejša. Namesto, da bi izbruhnili vsakih devet ur, bi potrebovali mesece ali celo leta, da se tako razletijo. To bi razložilo, zakaj kvaziperiodičnih izbruhov (QPE), kot je ta, niso opazili. X-Ray opazovalnice so zasedene in tako dolgo ne moremo usposobiti enega samega cilja.
Bilo je več primerov, ko so opazili večje povečanje ali zmanjšanje rentgenskih žarkov, ki jih povzročajo črne luknje. Ta opažanja so se opirala na večkratna opažanja v mesecih ali celo letih. Nekatere od teh sprememb so prehitre, da bi jih bilo mogoče razložiti s standardno teorijo padajoče snovi iz nabiralnega diska črne luknje. Toda to odkritje bi lahko pojasnilo ta opažanja. Morda imajo podobno vedenje kot GSN 069.
Več:
- Sporočilo za javnost: Znanstveniki odkrivajo črno luknjo na dan tri vroče obroke
- Raziskovalni članek: Deveturni rentgensko kvaziperiodični izbruhi iz galaktičnega jedra z nizko maso črne luknje
- Wikipedija: Aktivno galaktično jedro
