Astronomové byli svědky energetické aktivace černé díry

Tým astronomů vedený výzkumníky z University of Birmingham, University College London a King's University Belfast objevil jedno z nejdramatičtějších "přepnutí" černých děr, jaké kdy byly pozorovány. Své výsledky představí v úterý 4. července v hodin Celostátní astronomické setkání 2023 v Cardiffu.

J221951-484240, známý jako J221951, je jedním z nejjasnějších přechodných jevů – astrofyzikálních objektů, které mění svou jasnost během krátké doby – jaké byly kdy zaznamenány. Objevila ji Dr Samantha Oatesová, astronomka z Birminghamské univerzity, a její tým v září 2019 při hledání elektromagnetického světla z gravitační vlny. Tým použil ultrafialové a optické dalekohledy na palubě Neil Gerrells Swift Observatory, aby hledal kilonovu, podpis neutronové hvězdy splývající s jinou neutronovou hvězdou nebo černou dírou. Obvykle vypadá kilonova modře, pak během několika dní vybledne a zčervená. Místo toho našli něco ještě neobvyklejšího: J221951. Vypadala modře, ale nezměnila barvu ani nevybledla tak rychle jako kilonova.

K pozorování J221951 a určení jeho povahy bylo použito několik dalekohledů, včetně vesmírných dalekohledů NASA Swift/UVOT a Hubble, Jihoafrického velkého dalekohledu a přístrojů ESO, jako je Very Large Telescope a GROND na 2,2metrovém dalekohledu MPG/ESO. v observatoři La Silla.

Spektrum J221951 získané Hubbleovým vesmírným dalekohledem vyloučilo gravitační vlnové spojení J221951. Studiem světelného spektra J221951 byla Dr. Oatesová a její tým schopni určit, že zdroj je vzdálen asi 10 miliard světelných let, na rozdíl od signálu gravitační vlny, který byl detekován ve vzdálenosti méně než 0,5 miliardy světelných let. Skutečnost, že svítí tak jasně na tak velkou vzdálenost, dělá z J221951 jeden z nejjasnějších přechodových jevů, jaké byly kdy objeveny.

Důkazy naznačují, že J221951 vznikla jako výsledek supermasivní černé díry, která velmi rychle absorbovala okolní materiál. Červená galaxie byla pozorována v J221951 před jejím objevem a umístění J221951 je v souladu se středem galaxie, kde by se přirozeně měla nacházet masivní černá díra. Začala zářit velmi náhle - asi 10 měsíců předtím, než byla poprvé detekována - což znamená, že se černá díra začala krmit velmi rychle poté, co byla chvíli zticha. Ultrafialové spektrum ukazuje absorpční rysy konzistentní s materiálem vytlačeným ven obrovským uvolněním energie. To v kombinaci s vysokou svítivostí dělá z této černé díry jedno z nejdramatičtějších „zapnutí“, jaké kdy bylo pozorováno.

Tým identifikoval dva možné mechanismy, které by mohly vysvětlit tak extrémní krmení supermasivní černé díry. První je, že to mohlo být způsobeno slapovou poruchou – zničením hvězdy, když prochází blízko supermasivní černé díry ve středu její galaxie. Druhou možností je, že to mohlo být způsobeno aktivním galaktickým jádrem, které „změnilo svůj stav“ z klidového na aktivní. J221951 by pak signalizoval, že spící černá díra ve středu hostitelské galaxie se začala živit materiálem z akrečního disku.

Dr Matt Nicholl, člen týmu z King's University Belfast, řekl: „Naše chápání různých věcí, které supermasivní černé díry dokážou, se v posledních letech značně rozšířilo díky objevu starburstů a narůstání černých děr s extrémně proměnlivou svítivostí. " Dodává: „J221951 je jedním z nejextrémnějších příkladů, kdy nás černá díra překvapí. Další pozorování J221951 k určení celkového uvolnění energie nám může umožnit určit, zda se jedná o slapovou absorpci hvězdy rychle rotující černou dírou nebo o nový druh zapnutí AGN.

Dr. N. Paul Quinn, další člen týmu z Space Science Laboratory. Mallard z University College London řekl: „Klíčovým objevem bylo, že ultrafialové spektrum získané HST vyloučilo galaktický původ. To ukazuje, jak důležité je zachovat schopnosti vesmírného UV spektrografu i v budoucnu."

Doktorka Samantha Oatesová dodává: „V budoucnu možná budeme schopni získat důležitá vodítka k odlišení události přílivové poruchy od scénářů aktivního galaktického jádra. Pokud je například J221951 spojena se zapnutím supernovy, můžeme očekávat, že přestane slábnout a znovu poroste jas, zatímco pokud je J221951 slapová porucha, očekáváme, že bude slábnout i nadále. Budeme muset pokračovat v pozorování J221951 během několika příštích měsíců a let, abychom zachytili jeho pozdní chování."

Přečtěte si také:

• Supermasivní černá díra Sagittarius A* se probudila před 200 lety
• Vyvržená černá díra se prohání vesmírem doprovázená ocasem dětských hvězd