Prošle godine astronomi su otkrili mirnu crnu rupu u dalekoj galaksiji koja je izbila nakon uništavanja i konzumiranja prolazeće zvijezde. Sada su istraživači utvrdili karakterističan rendgenski signal primijećen u danima nakon izbijanja tvari koja dolazi od tvari na rubu pada u crnu rupu.
Ovaj signalni signal, nazvan kvazi-periodična oscilacija ili QPO, karakteristično je za akrektorske diskove koji često okružuju najkompaktnije predmete u svemiru - bijele patuljaste zvijezde, neutronske zvijezde i crne rupe. QPO-i su primijećeni u mnogim crnim rupama zvjezdane mase, a za njih postoje mučni dokazi u nekoliko crnih rupa koje mogu imati masu srednje težine između 100 i 100 000 puta više od sunčeve.
Do novog otkrića, QPO su otkriveni oko samo jedne supermasivne crne rupe - vrste koja sadrži milijune solarnih masa i koja se nalazi u središtima galaksija. Taj objekt je galaksija tipa Seyfert REJ 1034 + 396, koja na udaljenosti od 576 milijuna svjetlosnih godina leži relativno u blizini.
„Ovo otkriće proširuje naš domet do najdubljeg ruba crne rupe koja se nalazi nekoliko milijardi svjetlosnih godina, što je zaista zadivljujuće. To nam daje priliku da istražimo prirodu crnih rupa i testiramo Einsteinovu relativnost u vrijeme kada je svemir bio vrlo drugačiji nego što je danas “, rekao je Rubens Reis, postdoktorski suradnik Einsteina na Sveučilištu Michigan u Ann Arboru. Reis je vodio tim koji je otkrio QPO signal koristeći podatke orbite Suzaku i XMM-Newton rendgenskim teleskopima, otkriće je opisano u današnjem radu objavljenom u Science Expressu.
Izvor rendgenskih zraka poznat kao Swift J1644 + 57 - nakon njegovih astronomskih koordinata u zviježđu Draco - otkriven je 28. ožujka 2011. godine od strane NASA-inog satelita Swift. Prvobitno se pretpostavljalo da je to uobičajena vrsta izbijanja koja se naziva gama-rafalom, ali njegovo postupno izlijevanje nije se podudaralo s ničim što se prije vidjelo. Astronomi su se ubrzo zbližili s idejom da je ono što su vidjeli posljedica doista izvanrednog događaja - buđenja uspavane crne rupe daleke galaksije dok je tresnuo i uzdizao prolazeću zvijezdu. Galaksija je toliko udaljena da je svjetlost događaja trebala prijeći 3,9 milijardi godina prije nego što je stigla na Zemlju.
Podaci o videozapisu: 28. ožujka 2011., NASA-in Swift otkrio je snažne rendgenske zrake za koje se misli da su uzrokovane crnom rupom koja proždire zvijezdu. U jednom je modelu, ilustriranom ovdje, zvijezda slična suncu na ekscentričnoj orbiti zaranjala preblizu središnjoj crnoj rupi njegove galaksije. Otprilike polovina mase zvijezde hrani akrecijski disk oko crne rupe, koji zauzvrat pokreće mlaz čestica koji zrači zračenje prema Zemlji. Zasluga: NASA-in Goddard laboratorij za svemirske letove / konceptualnu sliku laboratorija
Zvijezda je doživjela snažnu plimu kad je stigla do najbliže točke crnoj rupi i brzo je rastrgana. Dio plina pao je prema crnoj rupi i stvorio je disk oko nje. Unutarnji dio ovog diska brzo se zagrijavao na temperature od milijun stupnjeva, dovoljno vruće da emitira X-zrake. Istodobno, kroz procese još uvijek ne razumiju u potpunosti, suprotno usmjereni mlazovi okomiti na disk formiran u blizini crne rupe. Ti mlazovi eksplodiraju materiju prema van većim od 90 posto brzine svjetlosti duž osi vrtnje crne rupe. Jedan od tih mlazeva upravo se usmjerio ravno na Zemlju.
Devet dana nakon izbijanja, Reis, Strohmayer i njihove kolege promatrali su Swift J1644 + 57 koristeći Suzaku, rendgenski satelit kojim je upravljala Japanska agencija za zrakoplovna istraživanja uz sudjelovanje NASA-e. Deset dana kasnije započeli su dulju kampanju praćenja koristeći opservatoriju XMM-Newton Europske svemirske agencije.
„Budući da se materija u mlazovu kretala tako brzo i bila je uskočena gotovo u našu vidnu liniju, efekti relativnosti pojačali su njen rendgenski signal dovoljno da smo mogli uhvatiti QPO, što bi inače bilo teško otkriti na tako velikoj udaljenosti ", Rekao je Tod Strohmayer, astrofizičar i koautor studije u NASA-inom centru za svemirske letove Goddard u Greenbeltu, Md.
Kao vrući plin u unutarnjoj spirali diska prema crnoj rupi, on doseže točku koju astronomi nazivaju najdubljom stabilnom kružnom orbitrom (ISCO). Bilo koja bliža crnoj rupi i plin se brzo uranja u horizont događaja, točka vraćanja. Ulazni spiralni plin ima tendenciju nakupljanja oko ISCO-a, gdje se ogromno zagrijava i zrači poplavom X-zraka. Svjetlina ovih X-zraka razlikuje se u obrascu koji se ponavlja u gotovo pravilnom intervalu stvarajući QPO signal.
Podaci pokazuju da je Qi Swift J1644 + 57 vozio svakih 3,5 minuta, što njegovo izvorno područje postavlja između 2,2 i 5,8 milijuna milja (4 do 9,3 milijuna km) od središta crne rupe, tačna udaljenost ovisno o brzini crne rupe okreće se. Da bismo ovo uzeli u perspektivu, maksimalna udaljenost je samo oko 6 puta veća od promjera našeg sunca. Udaljenost od QPO regije do horizonta događaja također ovisi o brzini rotacije, ali ako se crna rupa okreće teorijom maksimalne brzine, horizont je upravo unutar ISCO.
"QPO-i nam šalju informacije s samog ruba crne rupe, gdje efekti relativnosti postaju najekstremniji", rekao je Reis. "Mogućnost uvida u ove procese na tako velikoj udaljenosti doista je lijep rezultat i obećava veliko."
Opis slike: Ova ilustracija ističe glavne značajke Swifta J1644 + 57 i sažima što su astronomi otkrili o njemu. Zasluga: NASA-in Goddard Centar za svemirske letove
