Astronomi ir bijuši liecinieki melnā cauruma enerģētiskajai aktivizēšanai

Astronomu komanda Birmingemas Universitātes, Londonas Universitātes koledžas un Belfāstas Karaļa universitātes pētnieku vadībā ir atklājusi vienu no dramatiskākajām melno caurumu "ieslēgšanām", kas jebkad novērotas. Viņi savus rezultātus prezentēs otrdien, 4. jūlijā, plkst Nacionālā astronomiskā sanāksme 2023. gadā Kārdifā.

J221951-484240, pazīstams kā J221951, ir viens no spilgtākajiem pārejošiem faktoriem – astrofiziskiem objektiem, kas īsā laika periodā maina savu spilgtumu – jebkad reģistrēts. To atklāja Dr. Samanta Oatesa, Birmingemas Universitātes astronome un viņas komanda 2019. gada septembrī, meklējot gravitācijas viļņa elektromagnētisko gaismu. Komanda izmantoja ultravioletos un optiskos teleskopus Nīla Gerela Svifta observatorijā, lai meklētu kilonovu, neitronu zvaigznes parakstu, kas saplūst ar citu neitronu zvaigzni vai melno caurumu. Parasti kilonova izskatās zila, tad dažu dienu laikā izbalē un kļūst sarkana. Tā vietā viņi atrada kaut ko vēl neparastāku: J221951. Tas izskatījās zils, bet tas nemainīja krāsu un neizbalēja tik ātri kā kilonova.

Lai novērotu J221951 un noteiktu tā raksturu, tika izmantoti vairāki teleskopi, tostarp NASA Swift/UVOT un Habla kosmiskie teleskopi, Dienvidāfrikas lielais teleskops un ESO instrumenti, piemēram, Very Large Telescope un GROND instruments MPG/ESO 2,2 metru teleskopā. La Silla observatorijā.

Ar Habla kosmosa teleskopu iegūtais J221951 spektrs izslēdza J221951 gravitācijas viļņu savienojumu. Pētot J221951 gaismas spektru, doktore Oatesa un viņas komanda spēja noteikt, ka avots atrodas aptuveni 10 miljardu gaismas gadu attālumā, atšķirībā no gravitācijas viļņa signāla, kas tika konstatēts mazāk nekā 0,5 miljardu gaismas gadu attālumā. Fakts, ka tas spīd tik spoži tik lielā attālumā, padara J221951 par vienu no spilgtākajiem pārejas procesiem, kas jebkad atklāti.

Pierādījumi liecina, ka J221951 izveidojās supermasīva melnā cauruma rezultātā, kas ļoti ātri absorbēja apkārtējo materiālu. Sarkanā galaktika tika novērota vietā J221951 pirms tās atklāšanas, un J221951 atrašanās vieta atbilst galaktikas centram, kur dabiski vajadzētu atrasties masīvam melnajam caurumam. Tas sāka mirdzēt ļoti pēkšņi - apmēram 10 mēnešus pirms tā pirmās atklāšanas -, kas nozīmē, ka melnais caurums sāka baroties ļoti ātri pēc kāda klusuma brīža. Ultravioletais spektrs parāda absorbcijas īpašības, kas atbilst materiālam, ko izspiež milzīga enerģijas izdalīšanās. Tas apvienojumā ar lielo spilgtumu padara šo par vienu no dramatiskākajiem melnā cauruma "ieslēgšanās gadījumiem", kas jebkad novēroti.

Komanda identificēja divus iespējamos mehānismus, kas varētu izskaidrot tik ekstrēmu supermasīva melnā cauruma barošanu. Pirmais ir tas, ka to varēja izraisīt paisuma un bēguma traucējumi – zvaigznes iznīcināšana, tai tuvojoties supermasīvajam melnajam caurumam galaktikas centrā. Otra iespēja ir tāda, ka to varēja izraisīt aktīvs galaktikas kodols, kas "mainīja savu stāvokli" no neaktivizēta uz aktīvu. J221951 tad signalizēs, ka snaudošais melnais caurums saimniekgalaktikas centrā ir sācis barot ar materiālu no akrecijas diska.

Dr Matt Nicholl, komandas loceklis no Belfāstas Karaļa universitātes, sacīja: "Mūsu izpratne par dažādajām lietām, ko var darīt supermasīvie melnie caurumi, pēdējos gados ir ievērojami paplašinājusies, pateicoties atklātajiem zvaigžņu uzliesmojumiem un melno caurumu akrecijai ar ārkārtīgi mainīgu spilgtumu. " Viņš piebilst: “J221951 ir viens no ekstrēmākajiem melnā cauruma piemēriem, kas mūs pārsteidz. Turpmāka J221951 novērošana, lai noteiktu kopējo enerģijas izdalīšanos, var ļaut mums noteikt, vai tā ir zvaigznes plūdmaiņu absorbcija, ko izraisa strauji rotējošs melnais caurums, vai jauna veida AGN ieslēgšanās.

Dr N. Paul Quinn, vēl viens komandas loceklis no Kosmosa zinātnes laboratorijas. Mallards no Londonas Universitātes koledžas sacīja: "Galvenais atklājums bija tāds, ka Habla iegūtais ultravioletais spektrs izslēdza galaktikas izcelsmi. Tas parāda, cik svarīgi ir saglabāt kosmosa UV spektrogrāfa iespējas nākotnē."

Dr Samantha Oates piebilst: "Nākotnē mēs, iespējams, varēsim iegūt svarīgus pavedienus, lai atšķirtu plūdmaiņu traucējumu notikumu no aktīviem galaktikas kodola scenārijiem. Piemēram, ja J221951 ir saistīta ar supernovas ieslēgšanos, mēs varētu sagaidīt, ka tā pārtrauks izbalēšanu un atkal palielinās spilgtumu, savukārt, ja J221951 ir plūdmaiņu traucējumi, mēs varētu sagaidīt, ka tā turpinās izbalināt. Mums būs jāturpina novērot J221951 nākamo dažu mēnešu un gadu laikā, lai fiksētu tā vēlo uzvedību.

Lasi arī:

• Supermasīvais melnais caurums Sagittarius A* pamodās pirms 200 gadiem
• Izstumtais melnais caurums skrien cauri kosmosam zvaigžņu mazuļu pavadībā