Astronomii au descoperit o gaură neagră supermasivă (SMBH) cu un program de alimentare neobișnuit regulat. Behemoth este un nucleu galactic activ (AGN) din inima galaxiei Seyfert 2 GSN 069. AGN se află la aproximativ 250 de milioane de ani lumină de Pământ și conține de aproximativ 400.000 de ori masa Soarelui.
Echipa de astronomi a utilizat XMM-Newton al ESA și Observatorul de raze X Chandra al NASA pentru a observa emisiile de raze X ale SMBH. La fiecare 9 ore, gaura neagră strălucește puternic cu raze X, deoarece materialul este atras în el. Astronomii au găsit alte două găuri stelare de masă neagră care se aprind în mod regulat pe măsură ce se hrănesc, dar acest tip de regularitate într-o gaură neagră supermasivă nu a fost niciodată văzut.
„Această gaură neagră se află pe un plan de masă așa cum nu am mai văzut niciodată.”
Giovanni Miniutti, autor principal, Centrul ESA pentru Astrobiologie, Spania.
Lucrarea care prezintă această descoperire este publicată în Nature și este intitulată „Erupții cvasi-periodice cu raze X de nouă ore dintr-un nucleu galactic al găurii negre cu masă mică.” Autor principal este Giovanni Miniutti de la Centrul ESA pentru Astrobiologie din Spania. Potrivit lucrării, SMBH consumă aproximativ patru luni în valoare de trei ori pe zi. Asta înseamnă că de fiecare dată când gaura neagră se alimentează, consumă aproximativ un milion de miliarde de miliarde de kilograme de material.
„Această gaură neagră se află pe un plan de masă așa cum nu am mai văzut niciodată”, a spus Miniutti într-un comunicat de presă. „Acest comportament este atât de inedit, încât a trebuit să inventăm o nouă expresie pentru a o descrie:„ Erupții cvasi-periodice cu raze X ”.
Emisiile de raze X din acest SMBH sunt cunoscute și observate încă din iulie 2010, dar au fost constante. Noua lucrare se bazează pe 54 de zile de observații începând din decembrie 2018, începând cu Observatorul XMM-Newton al ESA. Observatorul a observat două explozii pe 24 decembrie. În ianuarie, XMM-Newton a găsit încă trei dintre aceste explozii obișnuite.
Apoi, astronomii au solicitat mai mult timp de observare cu Chandra Observatorul NASA pentru a investiga. Chandra a observat încă cinci dintre aceste evenimente. În timpul erupțiilor obișnuite curente, activitatea de ardere a razelor X crește cu două ordine de mărime peste emisiile de raze X de fundal. Fiecare flacără durează puțin peste o oră și apare la fiecare nouă ore.
„Prin combinarea datelor din aceste două observatorii cu raze X, am urmărit aceste izbucniri periodice timp de cel puțin 54 de zile”, a declarat coautorul Richard Saxton de la Centrul European de Astronomie Spațială din Madrid, Spania. „Aceasta ne oferă o ocazie unică de a asista la fluxul de materie într-o gaură neagră super-masivă, în mod repetat, accelerând și încetinind.”
În timpul fiecăruia dintre aceste izbucniri, fulgerul cu raze X este de 20 de ori mai luminos decât în perioadele liniștite. Temperatura gazului care intră în scădere crește și ea. Se ridică de la aproximativ 1 milion de grade Fahrenheit în perioade mai liniștite până la 2,5 milioane de grade Fahrenheit în timpul apariției flăcărilor. Temperatura mai ridicată este aproximativ aceeași cu cea a gazelor din jurul majorității SMBH-urilor care cresc activ.
Nu se cunoaște cauza acestor flăcări obișnuite. Gazul cald de 2,5 milioane de grade F. care înconjoară GSN 069 este aceeași temperatură ca gazul din jurul altor SMBH. Este un mister, pentru că este pur și simplu prea fierbinte pentru a fi din discul de material care înconjoară găuri negre. Dar GSN 069 este o oportunitate unică de a studia fenomenul, deoarece gazul fierbinte se formează în mod repetat, apoi dispare.
În mod normal, acest gaz fierbinte este cauzat de faptul că o stea este sfâșiată și consumată de o gaură neagră, sau așa consideră astronomii. Dar regularitatea expusă de GSN 069 este un mister.
„Credem că originea emisiilor de raze X este o stea pe care gaura neagră s-a rupt parțial sau complet și care se consumă încet încet-încet”, a declarat coautorul Margherita Giustini, tot de la Centrul de Astrobiologie al ESA. „Dar în ceea ce privește exploziile repetate, aceasta este o poveste complet diferită a cărei origine trebuie studiată cu date suplimentare și noi modele teoretice.”
Din nou, a vedea că o gaură neagră super-masivă consumă gaz de la o stea nu este nimic nou. Regularitatea flăcării GSN 069 este cea a zgârietorului. Autorii studiului sugerează două posibile explicații pentru programul regulat de alimentare a SMBH:
- Cantitatea de energie din disc se acumulează până devine instabilă și materia cade rapid în gaura neagră care produce exploziile. Acest ciclu se repetă.
- Există o interacțiune între disc și un corp secundar care orbitează gaura neagră, poate rămășița stelei parțial perturbate.
Mulțumită observațiilor Chandra, echipa de oameni de știință știe că sursa razelor X care se află în flăcări se află chiar în inima GSN 069. Acolo este de așteptat să fie un SMBH. Datele combinate de la Chandra și XMM-Newton arată, de asemenea, clar că flaringul, deși obișnuit, se schimbă încet: atât dimensiunea cât și durata „meselor” găurii negre au scăzut ușor, iar spațiul dintre fiecare masă este în creștere. Depinde de observațiile viitoare pentru a vedea dacă aceste tendințe continuă.
GSN 069 este pe partea mică pentru un SMBH. De obicei, un SMBH conține o masă cât mai multe milioane sau chiar câteva miliarde de Suns, în timp ce GSN 069 conține doar aproximativ 400.000 de soli în valoare. Acest lucru ar putea ajuta să explice de ce nu s-a mai văzut acest tip de hrănire regulată.
Pentru SMBH-uri mai mari, mult mai mari decât acesta, fluctuațiile lor de luminozitate sunt mult mai lente. În loc să erupeze la fiecare nouă ore, ar trebui să le dureze luni sau chiar ani ca să se aprindă astfel. Asta ar explica de ce nu au fost observate erupții cvasi-periodice (QPE) ca acestea. Observatoarele cu raze X sunt ocupate și nu există nicio modalitate de a antrena unul pe o singură țintă timp îndelungat.
Au existat mai multe cazuri în care au fost observate creșteri sau scăderi mari ale razelor X produse de găurile negre. Aceste observații s-au bazat pe observații repetate de-a lungul unor luni sau chiar ani. Unele dintre aceste modificări sunt prea rapide pentru a fi explicate prin teoria standard a materiei în cădere de pe discul de acumulare a unei găuri negre. Dar această descoperire ar putea explica acele observații. Este posibil să aibă un comportament similar cu GSN 069.
Mai Mult:
- Comunicat de presă: Oamenii de știință descoperă gaura neagră are trei mese calde pe zi
- Document de cercetare: Erupții cvasi-periodice cu raze X de nouă ore dintr-un nucleu galactic cu gaură neagră de masă mică
- Wikipedia: Nucleu galactic activ
