Черната дупка на далечна галактика се вижда, че неочаквано пламва

Рентгенов изглед на активната черна дупка в ядрото на далечната галактика GSN 069, на около 250 милиона светлинни години. Горната част на анимацията показва наблюдения от рентгенов космически телескоп на ESA XMM-Newton. Графиката в долната част показва вариации на яркостта на рентгеновите лъчи на черната дупка спрямо нивото на „сънливост“. Прочетете повече за това изображение, което е чрез ESA / XMM-Newton / G. Миниутти и М. Джустини.

ESA заяви на 11 септември 2019 г., че неговият рентгенов космически телескоп XMM-Newton е открил никога не виждани периодични изблици на рентгеново лъчение от гигантска черна дупка в далечна галактика. Тези учени казаха в изявление, че пламъците:

… Може да помогне да се обяснят някои загадъчни поведения на активни черни дупки

Активните черни дупки са тези, които все още активно поглъщат материал - звезди, газ, прах - доставени от техните домашни галактики. Склонни сме да виждаме активни свръхмасивни черни дупки - като тази, наблюдавана да пламва в галактика, известна като GSN 069, разположена на около 250 милиона светлинни години - в далечни галактики, за разлика от по-спокойната супермасивна черна дупка в центъра на нашата собствен Млечен път (макар че дори и централната черна дупка на Млечния път изглеждаше погълнала нещо по-рано тази година). От забелязаните пламъци, идващи от централната черна дупка в GSN 069, астрономите казаха:

На 24 декември 2018 г. се вижда, че източникът внезапно увеличава яркостта си до коефициент 100, след това затъмнява обратно до нормалните си нива в рамките на един час и отново се запалва девет часа по-късно.

Джовани Миниути от Centro de Astrobiología в Мадрид, Испания, е водещ автор на нов документ, публикуван на 11 септември в рецензираното списание Nature . Той каза:

Беше напълно неочаквано. Гигантските черни дупки редовно трептят като свещ, но бързите, повтарящи се промени, наблюдавани в GSN 069 от декември нататък, са нещо напълно ново.

След като стана дума, че тази черна дупка изгаря, други телескопи бяха обърнати в нейната посока. XMM-Newton извърши последващи наблюдения през следващите няколко месеца, както и рентгеновата обсерватория Chandra на НАСА. Тези телескопи потвърдиха:

... че далечната черна дупка все още поддържаше темпото, излъчвайки почти периодични изблици на рентгенови лъчи на всеки девет часа.

Изследователите наричат ​​новото явление „квазипериодични изригвания“ или QPE.

Оптичен и рентгенов изглед на активна галактика GSN 069. Повече за това изображение. Изображение чрез ESA.

Вероятно сте чували, че черните дупки са черни, защото нито една светлина не може да ги избяга. И така, какво прави изгарянето? Взривите идват от процеса на нарастване. Това се случва точно преди газовете, праха или звездните отломки да паднат край точката на връщане, известна като хоризонт на събитията. Преди последното потъване над хоризонта на събитията материалът образува сплескан пръстен от въртяща се материя, известен като акредиращ диск. Миниутти обясни, че рентгеновите лъчи:

... идват от материал, който се натрупва в черната дупка и се загрява в процеса.

В диска за натрупване има различни механизми, които могат да доведат до този тип квазипериодичен сигнал, потенциално свързан с нестабилности в потока на натрупване близо до централната черна дупка.

Като алтернатива изригванията могат да се дължат на взаимодействието на дисковия материал с второ тяло друга черна дупка или може би остатъкът на звезда, преди това разрушен от черната дупка.

Джовани и негови колеги казаха, че - макар че никой не е наблюдавал това явление - периодичните изблици като тези, които току-що видяха, може да са често срещани във Вселената. Изявлението им обясни:

Възможно е феноменът да не е бил идентифициран преди, тъй като повечето черни дупки в ядрата на далечни галактики, с маси милиони до милиарди пъти по-големи от масата на нашето слънце, са много по-големи от тези в GSN 069, което е само около 400 000 пъти по-масивни от нашето слънце.

Колкото по-голяма и по-масивна е черната дупка, толкова по-бавни са колебанията в яркостта, които тя може да показва, така че типичната свръхмасивна черна дупка ще избухне не на всеки девет часа, а на всеки няколко месеца или години. Това би направило откриването малко вероятно, тъй като наблюденията рядко обхващат толкова дълги периоди от време.

Те казаха, че квазипериодичните изригвания като тези, открити в GSN 069, биха могли да осигурят естествена рамка за интерпретиране на някои озадачаващи модели, наблюдавани в значителна част от активните черни дупки, чиято яркост изглежда варира твърде бързо, за да бъде лесно обяснена от съвременните теоретични модели. Миниутти каза:

Знаем за много масивни черни дупки, чиято яркост се повишава или намалява от много големи фактори в рамките на дни или месеци, докато бихме очаквали те да варират с много по-бавни темпове.

Но ако част от тази променливост съответства на фазите на издигане или разпад на изригванията, подобни на тези, открити в GSN 069, тогава бързата променливост на тези системи, която изглежда понастоящем невъзможна, може естествено да се отчете.

Нови данни и допълнителни проучвания ще покажат дали тази аналогия наистина е вярна.

Рентгенови пламъци от активна галактика GSN 069. Повече за това изображение. Изображение чрез ESA / XMM-Newton; НАСА / Х; G. Miniutti (CAB, CSIC-INTA, Испания).

Квазипериодичните изригвания, забелязани в GSN 069, могат да обяснят и други интригуващи свойства, наблюдавани в рентгеновата емисия от почти всички ярки, натрупващи се супермасивни черни дупки, за които можете да прочетете в ESA Space News.

Засега този екип от астрономи се опитва да организира своите изследвания на далечната галактика GSN 069; например, те се опитват да определят определящите свойства на тази галактика в момента, когато са били открити за пръв път периодичните изригвания. Норберт Шартел, учен по проекта XMM-Newton на ESA, каза:

GSN 069 е изключително завладяващ източник, с потенциал да се превърне в еталон в областта на натрупване на черна дупка.

Като знаят какво да търсят, те казаха, че ще им помогнат по-ефективно да използват рентгенови телескопи като XMM-Newton и Chandra за търсене на повече квази-периодични изригвания от други свръхмасивни черни дупки в други далечни галактики. Маргерита Джустини от мадридския „Centro de Astrobiología“ - съавтор на изследването - каза, че целта е:

... за по-нататъшно разбиране на физическия произход на това ново явление.

Долен ред: В края на 2018 г. супермасивната черна дупка в галактиката GSN 069 - на около 250 милиона светлинни години - беше забелязана внезапно да увеличи яркостта си до фактор 100, след което да се смрачи до нормалните си нива в рамките на един час, и след това светва отново девет часа по-късно. Оттогава тя продължава тези квазипериодични изблици. Учените искат да знаят какво ги причинява.

Източник: Деветчасови квазипериодични изригвания от рентгенови лъчи от галактическо ядро ​​с ниска маса с черна дупка

Чрез ESA