Astronomi su svjedočili energetskoj aktivaciji crne rupe

Tim astronoma predvođen istraživačima sa Sveučilišta u Birminghamu, Sveučilišnog koledža u Londonu i Kraljevskog sveučilišta u Belfastu otkrio je jedan od najdramatičnijih "uključivanja" crne rupe ikada opažen. Svoje rezultate predstavit će u utorak, 4. srpnja u Nacionalni astronomski skup 2023. u Cardiffu.

J221951-484240, poznat kao J221951, jedan je od najsvjetlijih tranzijenata – astrofizičkih objekata koji mijenjaju svoju svjetlinu tijekom kratkog vremenskog razdoblja – ikada zabilježen. Otkrili su ga dr. Samantha Oates, astronom sa Sveučilišta u Birminghamu, i njezin tim u rujnu 2019. dok su tragali za elektromagnetskom svjetlošću gravitacijskog vala. Tim je koristio ultraljubičaste i optičke teleskope na opservatoriju 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 postane crvena u roku od nekoliko dana. Umjesto toga, pronašli su nešto još neobičnije: J221951. Izgledalo je plavo, ali nije mijenjalo boju niti blijedjelo tako brzo kao kilonova.

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

Spektar J221951 dobiven Hubble svemirskim teleskopom isključio je vezu gravitacijskih valova J221951. Proučavajući svjetlosni spektar J221951, dr. Oates i njezin tim uspjeli su utvrditi da je izvor udaljen oko 10 milijardi svjetlosnih godina, za razliku od signala gravitacijskih valova, koji je detektiran na udaljenosti manjoj od 0,5 milijardi svjetlosnih godina. Činjenica da tako jako svijetli na tako velikoj udaljenosti čini J221951 jednim od najsjajnijih prijelaznih pojava ikada otkrivenih.

Dokazi sugeriraju da je J221951 nastao kao rezultat supermasivne crne rupe koja je vrlo brzo apsorbirala okolni materijal. Crvena galaksija opažena je na J221951 prije njezina otkrića, a lokacija J221951 u skladu je sa središtem galaksije, gdje bi se prirodno trebala nalaziti masivna crna rupa. Počela je sjajiti vrlo iznenada - otprilike 10 mjeseci prije nego što je prvi put otkrivena - što znači da se crna rupa počela hraniti vrlo brzo nakon što je neko vrijeme bila tiha. Ultraljubičasti spektar pokazuje karakteristike apsorpcije u skladu s materijalom koji je gurnut prema van ogromnim oslobađanjem energije. Ovo, u kombinaciji s visokom svjetlinom, čini ovo jednim od najdramatičnijih "zaokreta" crne rupe ikada opaženih.

Tim je identificirao dva moguća mehanizma koji bi mogli objasniti tako ekstremno hranjenje supermasivne crne rupe. Prvi je da ga je mogla uzrokovati plimna perturbacija – uništenje zvijezde dok prolazi blizu supermasivne crne rupe u središtu svoje galaksije. Druga je mogućnost da je uzrok mogla biti aktivna galaktička jezgra koja je "promijenila stanje" iz uspavanog u aktivno. J221951 bi tada signalizirao da se uspavana crna rupa u središtu galaksije domaćina počela hraniti materijalom iz akrecijskog diska.

Dr. Matt Nicholl, član tima s Kraljevskog sveučilišta u Belfastu, rekao je: "Naše razumijevanje različitih stvari koje supermasivne crne rupe mogu učiniti uvelike se proširilo posljednjih godina, zahvaljujući otkriću zvjezdanih praskova i nakupljanju crnih rupa s izrazito promjenjivim sjajem. " Dodaje: “J221951 jedan je od najekstremnijih primjera crne rupe koja nas je iznenadila. Daljnje promatranje J221951 kako bi se odredilo ukupno oslobađanje energije moglo bi nam omogućiti da odredimo radi li se o plimnoj apsorpciji zvijezde od strane brzo rotirajuće crne rupe ili o novoj vrsti uključivanja AGN-a.”

Dr. N. Paul Quinn, još jedan član tima iz Laboratorija za svemirsku znanost. Mallard sa Sveučilišnog koledža u Londonu, rekao je: "Ključno otkriće je da ultraljubičasti spektar koji je dobio Hubble isključuje galaktičko podrijetlo. Ovo pokazuje koliko je važno održati mogućnosti svemirskog UV spektrografa u budućnosti."

Dr. Samantha Oates dodaje: "U budućnosti ćemo možda moći dobiti važne tragove za razlikovanje događaja plimnog poremećaja od scenarija aktivne galaktičke jezgre. Na primjer, ako je J221951 povezan s paljenjem supernove, mogli bismo očekivati ​​da će prestati blijedjeti i ponovno povećati svjetlinu, dok ako je J221951 plimni poremećaj, očekivali bismo da će nastaviti blijedjeti. Morat ćemo nastaviti promatrati J221951 tijekom sljedećih nekoliko mjeseci i godina kako bismo uhvatili njegovo kasno ponašanje."

Pročitajte također:

• Supermasivna crna rupa Sagittarius A* probudila se prije 200 godina
• Izopćena crna rupa juri svemirom praćena repom zvijezda-mladunaca