Astronomi su pronašli supermasivnu crnu rupu (SMBH) s neuobičajeno pravilnim rasporedom hranjenja. Behemot je aktivno galaktičko jezgro (AGN) u srcu galaksije Seyfert 2 GSN 069. AGN je oko 250 milijuna svjetlosnih godina od Zemlje i sadrži oko 400 000 puta veću masu Sunca.
Tim astronoma koristio je ESA-in XMM-Newton i NASA-in Xandri opservatorij Chandra za promatranje rendgenske emisije SMBH. Otprilike svakih 9 sati crna rupa sjajno svijetli pomoću rendgenskih zraka dok se u nju uvlači materijal. Astronomi su pronašli još dvije crne rupe zvjezdane mase koje se redovito rasplamsavaju dok se hrane, ali ovakva pravilnost u supermasičnoj crnoj rupi nikad nije viđena.
"Ova crna rupa nalazi se na planu obroka kao što nikad prije nismo vidjeli."
Giovanni Miniutti, vodeći autor, ESA centar za astrobiologiju, Španjolska.
Rad koji opisuje ovo otkriće objavljen je u časopisu Nature, a naslovljen je "Devetčasovna rendgenska kvaziperiodična erupcija iz galaktičkog jezgra male mase crne rupe." Glavni autor je Giovanni Miniutti iz ESA-inog centra za astrobiologiju u Španjolskoj. Prema dokumentu, SMBH troši oko četiri mjeseca materijal vrijedan tri puta dnevno. To znači da svaki put kada se crna rupa nahrani, ona troši oko milijun milijardi funti materijala.
"Ova crna rupa nalazi se na planu obroka kao što ga nikad prije nismo vidjeli", rekao je Miniutti u priopćenju za javnost. "Ovo je ponašanje toliko bez presedana da smo morali izmisliti novi izraz da bismo ga opisali:" X-zraka kvazi-periodične erupcije "."
Rendgenske emisije iz ove SMBH poznate su i promatrane od srpnja 2010., ali bile su stabilne. Novi se rad temelji na 54 dana promatranja počevši od prosinca 2018., počevši od ESA-ovog XMM-Newton observatorija. Ta je opservatorija 24. prosinca uočila dva rafala. U siječnju, XMM-Newton pronašao je još tri od tih redovitih rafala.
Tada su astronomi zatražili više vremena za promatranje s NASA-inim opservatorijom Chandra kako bi istražili. Chandra je promatrao još pet tih događaja. Tijekom trenutnih redovitih erupcija, aktivnost plamena X-zraka povećava se za dva reda veličine u odnosu na pozadinske emisije rendgenskih zraka. Svaka bljeskalica traje nešto više od jednog sata i javlja se svakih devet sati.
"Kombinirajući podatke iz ova dva rendgenska opservatorija, pratili smo ove periodične ispade najmanje 54 dana", rekao je koautor Richard Saxton iz Europskog svemirskog astronomskog centra u Madridu. "To nam daje jedinstvenu priliku da svjedočimo protoku materije u supermasiranu crnu rupu koja u više navrata ubrzava i usporava."
Tijekom svakog od ovih ispada, plamen rendgenskih zraka 20 puta je svjetliji nego tijekom tih razdoblja. Temperatura plina koji pada, također se povećava. Raste s oko milijun stupnjeva Farenhajta u mirnijim razdobljima na 2,5 milijuna stupnjeva Farenhajta za vrijeme bljeska. Viša temperatura približno je jednaka temperaturi plina oko većine SMBH-a koji aktivno rastu.
Uzrok ovih redovitih bljeskova nije poznat. Vrući plin F. 2,5 milijuna stupnjeva koji okružuje GSN 069 je ista temperatura kao i plin koji okružuje ostale SMBH. Tajna je jer je jednostavno prevruće biti iz padajućeg diska materijala koji okružuje crne rupe. Ali GSN 069 je jedinstvena prilika za proučavanje fenomena, jer se vrući plin opetovano formira, a zatim nestaje.
Obično ovaj vrući plin uzrokuje razbijanje zvijezda i konzumiranje crne rupe, ili tako astronomi misle. Ali pravilnost koju pokazuje GSN 069 misterija je.
"Mi mislimo da je porijeklo rendgenske emisije zvijezda koju je crna rupa djelomično ili potpuno razdvojila i polako troši malo po malo", rekla je koautorica Margherita Giustini, također ESA-inog centra za astrobiologiju. "Ali što se tiče rafala koji se ponavljaju, ovo je potpuno drugačija priča o čijem podrijetlu treba proučiti s dodatnim podacima i novim teorijskim modelima."
Opet, vidjeti kako supermasivna crna rupa troši plin od neke zvijezde nije ništa novo. Redovitost spaljivanja GSN 069 to je grebanje glave. Autori studije predlažu dva moguća objašnjenja redovitog rasporeda hranjenja u SMBH:
- Količina energije u disku se nakuplja sve dok ne postane nestabilna i materija brzo padne u crnu rupu stvarajući praske. Taj se ciklus ponavlja.
- Dolazi do interakcije između diska i sekundarnog tijela u orbiti oko crne rupe, možda ostatak djelomično poremećene zvijezde.
Zahvaljujući Chandrovim opažanjima, tim znanstvenika zna da je izvor zapaljenih rendgenskih zraka upravo u srcu GSN 069. Upravo tu se očekuje SMBH. Kombinirani podaci Chandra i XMM-Newtona također jasno pokazuju da se plamen, iako redovit, polako mijenja: i veličina i trajanje "obroka" crne rupe blago su se smanjili, a prostor između svakog obroka raste. Na budućim ćemo promatranjima vidjeti hoće li se ovi trendovi nastaviti.
GSN 069 je na maloj strani za SMBH. Obično, SMBH sadrži onoliko mase koliko nekoliko milijuna ili čak nekoliko milijardi Sunca, dok GSN 069 sadrži samo masu vrijednu oko 400 000 Sunca. To bi vam moglo objasniti zašto ovu vrstu redovnog hranjenja dosad nismo vidjeli.
Za veće SMBH, mnogo veće od ove, fluktuacije svjetline su puno sporije. Umjesto da izbijaju svakih devet sati, trebalo bi im nekoliko mjeseci ili čak godina da ovako isplivaju. To bi objasnilo zašto kvaziperiodične erupcije (QPE) poput ove nisu primijećene. Promatraonice X-Raya su zauzete i ne postoji način tako dugo da se obuči na jednom cilju.
Bilo je nekoliko slučajeva u kojima su primijećena velika povećanja ili smanjenja rendgenskih zraka nastalih crnim rupama. Ta su se opažanja oslanjala na opetovana opažanja tijekom mjeseci, pa čak i godina. Neke od tih promjena prebrzo su objašnjene standardnom teorijom padajuće materije s akrektorskog diska crne rupe. Ali ovo bi otkriće moglo objasniti ta zapažanja. Možda imaju slično ponašanje kao GSN 069.
Više:
- Priopćenje za javnost: Znanstvenici otkrivaju da crna rupa ima tri vruća obroka dnevno
- Istraživački rad: Devetčasovna rendgenska kvaziperiodična erupcija iz galaktičkog jezgra male mase male rupe
- Wikipedija: Aktivni galaktički nukleus
