En fjern galakses sorte hul ses uventet at blusse op

Et røntgenbillede af det aktive sorte hul ved kernen i den fjerne galakse GSN 069, omkring 250 millioner lysår væk. Den øverste del af animationen viser observationer fra ESAs røntgen-rumteleskop XMM-Newton. Grafen i den nedre del viser variationer af det sorte huls røntgenlysstyrke i forhold til det 'sovende' niveau. Læs mere om dette billede, som er via ESA / XMM-Newton / G. Miniutti og M. Giustini.

ESA sagde den 11. september 2019, at dets røntgen-rumteleskop XMM-Newton har fundet periodiske røntgenstråling fra før af set fra et gigantisk sort hul i en fjern galakse. Disse forskere sagde i en erklæring, at faklerne:

... kunne hjælpe med at forklare nogle gådefulde opførsler af aktive sorte huller

Aktive sorte huller er dem, der stadig aktivt sluger materiale - stjerner, gas, støv - leveret af deres hjemmegalakser. Vi har en tendens til at se aktive supermassive sorte huller - som den, der observeres at blusse i en galakse kendt som GSN 069, der ligger omkring 250 millioner lysår væk - i fjerne galakser i modsætning til det mere stille, supermassive sorte hul i midten af ​​vores egen Mælkevej (selvom selv Mælkevejens centrale sorte hul så ud til at klynke noget op tidligere i år). Af fakler, der ses fra det centrale sorte hul i GSN 069, sagde astronomer:

Den 24. december 2018 blev det set, at kilden pludselig øger sin lysstyrke med op til en faktor på 100, hvorefter den dæmpede tilbage til sine normale niveauer inden for en time og lyser igen ni timer senere.

Giovanni Miniutti fra Centro de Astrobiología i Madrid, Spanien, er hovedforfatter af et nyt papir, der blev offentliggjort 11. september i det peer-reviewede tidsskrift Nature . Han sagde:

Det var helt uventet. Kæmpe sorte huller flimrer regelmæssigt som et lys, men de hurtige, gentagne ændringer set i GSN 069 fra december og frem er noget helt nyt.

Efter at ord kom rundt om, at dette sorte hul blussede, blev andre teleskoper drejet i dens retning. XMM-Newton udførte opfølgende observationer i de følgende par måneder, ligesom NASAs Chandra røntgenobservatorium gjorde. Disse teleskoper bekræftede:

... at det fjerne sorte hul stadig holdt tempoet og udsendte næsten periodiske udbrud af røntgenstråler hver niende time.

Forskerne kalder det nye fænomen ”kvasi-periodiske udbrud” eller QPE'er.

Optisk og røntgenbillede af den aktive galakse GSN 069. Mere om dette billede. Billede via ESA.

Du har sandsynligvis hørt, at sorte huller er sorte, fordi intet lys kan undslippe dem. Så hvad gør brændingen? Blusserne kommer fra akkretionsprocessen. Det sker lige inden gas-, støv- eller stjerneaffaldet falder forbi punktet uden tilbagevenden, kendt som begivenhedshorisonten. Før det ultimative spring over begivenhedshorisonten, danner materialet en udfladet ring af spindemateriale, kendt som en akkretionsskive. Miniutti forklarede, at røntgenstrålerne blusser:

... kommer fra materiale, der er samlet i det sorte hul og opvarmes i processen.

Der er forskellige mekanismer i akkretionsdisken, der kan give anledning til denne type kvasip periodisk signal, der potentielt er knyttet til ustabiliteter i akkretionsstrømmen tæt på det centrale sorte hul.

Alternativt kan udbruddene skyldes samspillet mellem diskmaterialet og en anden krop et andet sort hul eller måske resterne af en stjerne, der tidligere blev afbrudt af det sorte hul.

Giovanni og kolleger sagde, at selv om ingen har observeret dette fænomen før, kan de periodiske blusser som dem, der lige er set, være almindelige i universet. Deres erklæring forklarede:

Det er muligt, at fænomenet ikke var blevet identificeret før, fordi de fleste sorte huller ved kernerne i fjerne galakser, med masser millioner til milliarder gange massen af ​​vores sol, er meget større end den i GSN 069, som kun er ca. 400.000 gange massivere end vores sol.

Jo større og mere massivt det sorte hul er, desto langsommere er svingningerne i lysstyrke, det kan vise, så et typisk supermassivt sort hul ville bryde ud ikke hver ni time, men hvert par måneder eller år. Dette ville gøre detektion usandsynlig, da observationer sjældent spænder over så lange tidsperioder.

De sagde, at kvasi-periodiske udbrud som dem, der findes i GSN 069, kunne give en naturlig ramme til at fortolke nogle forvirrende mønstre observeret i en betydelig del af aktive sorte huller, hvis lysstyrke ser ud til at variere for hurtigt til let at kunne forklares med aktuelle teoretiske modeller. Miniutti sagde:

Vi kender til mange massive sorte huller, hvis lysstyrke stiger eller falder af meget store faktorer inden for dage eller måneder, mens vi forventer, at de varierer i meget langsommere tempo.

Men hvis en del af denne variabilitet svarer til stignings- eller forfaldsfasen af ​​udbrud, der ligner dem, der blev opdaget i GSN 069, kunne naturligvis redegøres for den hurtige variation i disse systemer, der for tiden synes umulig.

Nye data og yderligere undersøgelser viser, om denne analogi virkelig holder.

Røntgenstråler fra aktiv galakse GSN 069. Mere om dette billede. Billede via ESA / XMM-Newton; NASA / CXC; G. Miniutti (CAB, CSIC-INTA, Spanien).

De kvasi-periodiske udbrud, der blev opdaget i GSN 069, kunne også forklare andre spændende egenskaber, der er observeret i røntgenemissionen fra næsten alle lyse, tiltrækkende supermassive sorte huller, som du kan læse om på ESA Space News.

På nuværende tidspunkt forsøger dette team af astronomer at organisere deres studier af den fjerne galakse GSN 069; for eksempel forsøger de at identificere denne galakas definerende egenskaber på det tidspunkt, hvor de periodiske udbrud først blev fundet. Norbert Schartel, ESAs XMM-Newton-projektforsker, sagde:

GSN 069 er en ekstremt fascinerende kilde med potentialet til at blive en henvisning inden for accretion af sorte huler.

Ved at vide, hvad de skal kigge efter, sagde de, vil det også hjælpe dem mere effektivt at bruge røntgen-teleskoper som XMM-Newton og Chandra til at søge efter mere kvasep periodiske udbrud fra andre supermassive sorte huller i andre fjerne galakser. Margherita Giustini fra Madrids Centro de Astrobiología - en medforfatter til studiet - sagde, at målet er:

... for yderligere at forstå det fysiske oprindelse af dette nye fænomen.

Nederste linje: I slutningen af ​​2018 sås det supermassive sorte hul i galaksen GSN 069 - ca. 250 millioner lysår væk - pludselig øge sin lysstyrke med op til en faktor 100 og derefter dæmpe tilbage til dets normale niveauer inden for en time, og lyser derefter op igen ni timer senere. Siden da har det fortsat disse kvasi-periodiske blusser. Forskere vil vide, hvad der forårsager dem.

Kilde: Ni timers røntgenstråler kvasi-periodiske udbrud fra en galaktisk kerne med lav masse i sort hul

Via ESA