Astronomi su svjedočili energetskoj aktivaciji crne rupe

Tim astronoma predvođen istraživačima sa Univerziteta u Birmingemu, Univerzitetskog koledža u Londonu i Kraljevskog univerziteta u Belfastu otkrio je jedno od najdramatičnijih "uključenja" crne rupe ikad opaženih. Oni će svoje rezultate predstaviti u utorak, 4. jula u Nacionalni astronomski skup 2023. u Cardiffu.

J221951-484240, poznat kao J221951, jedan je od najsjajnijih tranzijenta - astrofizičkih objekata koji mijenjaju svoju svjetlost u kratkom vremenskom periodu - ikada zabilježenih. Otkrili su ga dr Samantha Oates, astronom sa Univerziteta Birmingham, i njen tim u septembru 2019. dok su tražili elektromagnetnu svjetlost iz gravitacionog talasa. Tim je koristio ultraljubičaste i optičke teleskope na opservatoriji Neil Gerrells Swift kako bi potražio kilonovu, potpis neutronske zvijezde koja se spaja s drugom neutronskom zvijezdom ili crnom rupom. Obično kilonova izgleda plavo, zatim izblijedi i pocrveni u roku od nekoliko dana. Umjesto toga, pronašli su nešto još neobičnije: J221951. Izgledalo je plavo, ali nije promijenilo boju niti izblijedjelo kao kilonova.

Nekoliko teleskopa je korišteno za promatranje J221951 i utvrđivanje njegove prirode, uključujući NASA-ine svemirske teleskope Swift/UVOT i Hubble, Južnoafrički veliki teleskop i ESO instrumente kao što su vrlo veliki teleskop i GROND instrument na MPG/ESO 2,2-metarskom teleskopu u opservatoriji La Silla.

Spektar J221951 dobijen svemirskim teleskopom Hubble isključio je vezu gravitacionog talasa J221951. Proučavanjem svjetlosnog spektra J221951, dr. Oates i njen tim uspjeli su utvrditi da je izvor udaljen oko 10 milijardi svjetlosnih godina, za razliku od signala gravitacionog talasa, koji je detektovan manje od 0,5 milijardi svjetlosnih godina od nas. Činjenica da tako sjajno sija na tako velikoj udaljenosti čini J221951 jednim od najsjajnijih tranzijenta ikada otkrivenih.

Dokazi sugeriraju da je J221951 nastao kao rezultat supermasivne crne rupe koja je vrlo brzo apsorbirala okolni materijal. Crvena galaksija je primijećena na J221951 prije njenog otkrića, a lokacija J221951 je u skladu sa centrom galaksije, gdje bi ogromna crna rupa trebala prirodno boraviti. Počela je da sija veoma iznenada - oko 10 meseci pre nego što je prvi put otkrivena - što znači da je crna rupa počela da se hrani veoma brzo nakon što je neko vreme bila tiha. Ultraljubičasti spektar pokazuje karakteristike apsorpcije koje su u skladu s materijalom koji se gura prema van velikim oslobađanjem energije. Ovo, u kombinaciji sa visokom luminoznošću, čini ovu crnu rupu jednom od najdramatičnijih „upaljenja“ crne rupe ikad uočenih.

Tim je identificirao dva moguća mehanizma koji bi mogli objasniti tako ekstremno hranjenje supermasivne crne rupe. Prvi je da je to moglo biti uzrokovano perturbacijom plime - uništenjem zvijezde dok prolazi blizu supermasivne crne rupe u centru svoje galaksije. Druga opcija je da je to moglo biti uzrokovano aktivnom galaktičkom jezgrom koja je "promijenila svoje stanje" iz uspavanog u aktivno. J221951 bi tada signalizirao da je uspavana crna rupa u centru galaksije domaćina počela da se hrani materijalom sa akrecionog diska.

Dr Matt Nicholl, član tima s King's univerziteta u Belfastu, rekao je: "Naše razumijevanje različitih stvari koje supermasivne crne rupe mogu učiniti uvelike se proširilo posljednjih godina, zahvaljujući otkriću zvijezda i nakupljanju crnih rupa s izuzetno promjenjivim sjajem. " On dodaje: „J221951 je jedan od najekstremnijih primjera da nas crna rupa iznenadi. Dalje posmatranje J221951 za određivanje ukupnog oslobađanja energije može nam omogućiti da utvrdimo da li je ovo plimna apsorpcija zvijezde od strane brzo rotirajuće crne rupe ili nova vrsta uključivanja AGN-a.”

Dr. N. Paul Quinn, još jedan član tima iz Laboratorije za svemirske nauke. Mallard na Univerzitetskom koledžu u Londonu, rekao je: “Ključno otkriće je da ultraljubičasti spektar koji je dobio Hubble isključuje galaktičko porijeklo. Ovo pokazuje koliko je važno zadržati mogućnosti svemirskog UV spektrografa u budućnosti."

Dr Samantha Oates dodaje: "U budućnosti ćemo možda moći dobiti važne naznake da razlikujemo događaj plime i oseke od scenarija aktivnog galaktičkog jezgra. Na primjer, ako je J221951 povezan s uključivanjem supernove, mogli bismo očekivati ​​da će prestati blijediti i ponovo rasti u svjetlini, dok ako je J221951 plimni poremećaj, očekivali bismo da će nastaviti da blijedi. Morat ćemo nastaviti promatrati J221951 u narednih nekoliko mjeseci i godina kako bismo uhvatili njegovo kasno ponašanje."

Pročitajte također:

• Supermasivna crna rupa Strijelac A* probudila se prije 200 godina
• Izgnana crna rupa juri svemirom praćena repom beba zvijezda