Tähtitieteilijät ovat löytäneet supermassiivisen mustan aukon (SMBH), jolla on epätavallisen säännöllinen ruokinta-aikataulu. Behemoth on aktiivinen galaktinen ydin (AGN) Seyfert 2: n galaksin GSN 069. ytimessä. AGN on noin 250 miljoonaa valovuotta maasta ja sisältää noin 400 000 kertaa auringon massan.
Tähtitieteilijäryhmä käytti ESA: n XMM-Newtonin ja NASA: n Chandran röntgen observatorion tarkkailemaan SMBH: n röntgensäteilypäästöjä. Noin 9 tunnin välein, musta reikä leimahtaa kirkkaasti röntgenkuvioin, kun materiaalia vedetään siihen. Tähtitieteilijät ovat löytäneet kaksi muuta tähtimassan mustaa reikää, jotka syttyvät säännöllisesti ruokkiessaan, mutta tällaista säännöllisyyttä supermassiivisessa mustassa aukossa ei ole koskaan ennen nähty.
"Tämä musta aukko on ateriaohjelmassa, jota emme ole koskaan nähneet."
Giovanni Miniutti, johtava kirjailija, ESA Astrobiologian keskus, Espanja.
Tätä löytöä hahmotteleva artikkeli on julkaistu Nature-lehdessä ja sen otsikko on ”Yhdeksän tunnin röntgenkuvausjaksoiset purkaukset pienimassan mustan aukon galaktisen ytimen kautta”. Pääkirjailija on Giovanni Miniutti ESAn Astrobiologiakeskuksesta Espanjassa. Lehden mukaan SMBH kuluttaa noin neljä kuukauden arvoista materiaalia kolme kertaa päivässä. Tämä tarkoittaa, että joka kerta kun musta aukko syöttää, se kuluttaa noin miljoona miljardia puntaa materiaalia.
"Tämä musta aukko on ateriaohjelmassa, jota emme ole koskaan nähneet", Miniutti sanoi lehdistötiedotteessa. "Tämä käyttäytyminen on niin ennennäkemätöntä, että jouduimme saamaan uuden ilmaisun kuvaamaan sitä:" Röntgenkuvausjaksoiset purkaukset "."
Röntgenpäästöt tästä SMBH: sta ovat olleet tiedossa ja havaittu heinäkuusta 2010 lähtien, mutta ne olivat vakaita. Uusi paperi perustuu 54 päivän havaintoihin, jotka alkavat joulukuussa 2018 alkaen ESAn XMM-Newtonin observatoriosta. Se observatorio huomasi kaksi purkausta 24. joulukuuta. Tammikuussa XMM-Newton löysi kolme muuta näistä säännöllisistä purskeista.
Sitten tähtitieteilijät pyysivät lisää tarkkailun aikaa NASA: n Chandran observatorion kanssa tutkiakseen. Chandra havaitsi vielä viisi näistä tapahtumista. Nykyisten säännöllisten purkausten aikana röntgensäteen leimahdusaktiivisuus kasvaa kahdella kertaluokalla taustaröntgenpäästöjen yli. Jokainen soihdutus kestää hieman yli tunnin ja tapahtuu yhdeksän tunnin välein.
"Yhdistämällä näiden kahden röntgen observatorion tietoja olemme seuranneet näitä ajoittaisia puhkeamisia vähintään 54 päivän ajan", sanoi avustaja Richard Saxton Euroopan avaruusastronomian keskuksesta Madridissa, Espanjassa. "Tämä antaa meille ainutlaatuisen mahdollisuuden todistaa aineen virtausta supermassiiviseen mustaan reikään toistuvasti nopeuttaen ja hidastaen."
Kummankin tällaisen puhkeamisen aikana röntgenkuvaus on 20 kertaa kirkkaampi kuin hiljaisina aikoina. Myös putoavan kaasun lämpötila nousee. Se nousee noin miljoonasta Fahrenheit-asteesta hiljaisemmilla ajanjaksoilla 2,5 miljoonaan Fahrenheit-asteeseen soihdutusten aikana. Korkeampi lämpötila on suunnilleen sama kuin kaasun lämpötila useimpien aktiivisesti kasvavien SMBH: iden ympärillä.
Näiden säännöllisten leimahduksien syytä ei tunneta. Kuuma 2,5 miljoonan asteen F. kaasu, joka ympäröi GSN 069: tä, on sama lämpötila kuin muiden SMBH: iden ympäröivä kaasu. Se on mysteeri, koska se on yksinkertaisesti liian kuuma ollakseen putoavan levyn materiaalista, joka ympäröi mustia reikiä. Mutta GSN 069 on ainutlaatuinen tilaisuus tutkia ilmiötä, koska kuuma kaasu muodostuu toistuvasti ja katoaa sitten.
Normaalisti tämä kuuma kaasu johtuu siitä, että tähti on revitty ja kulunut mustan aukon avulla, tai astronomit ajattelevat. Mutta GSN 069: n esittämä säännöllisyys on mysteeri.
"Katsomme, että röntgensäteilyn lähtökohtana on tähti, jonka musta reikä on osittain tai kokonaan repäytynyt ja joka kuluu hitaasti vähitellen", sanoi avustaja Margherita Giustini, myös ESA: n Astrobiologian keskuksesta. "Mutta toistuvien purskeiden osalta tämä on täysin erilainen tarina, jonka alkuperää on tutkittava lisätietojen ja uusien teoreettisten mallien avulla."
Jälleen kerran supermassiivisen mustan aukon näyttäminen kuluttavan tähtiä kaasua ei ole mitään uutta. Se on GSN 069: n polttamisen säännöllisyys, joka on pääraaputaja. Tutkimuksen tekijät ehdottavat kahta mahdollista selitystä SMBH: n tavanomaiselle ruokinta-aikataululle:
- Levyn energiamäärä kasvaa, kunnes siitä tulee epävakaa ja aine putoaa nopeasti mustaan reikään, joka aiheuttaa purskeita. Tuo sykli toistuu.
- Levyn ja mustan aukon kiertävän toissijaisen kappaleen välillä on vuorovaikutus, ehkä osittain hajotetun tähden jäännös.
Chandran havaintojen ansiosta tutkijaryhmä tietää, että palavien röntgensäteiden lähde on aivan GSN 069: n sydämessä. Siellä SMBH: n odotetaan olevan. Chandran ja XMM-Newtonin yhdistetyt tiedot osoittavat myös selvästi, että leimahdus, vaikkakin säännöllinen, on hitaasti muuttumassa: sekä mustan aukon “aterioiden” koko että kesto ovat vähentyneet hiukan, ja aterioiden välinen tila kasvaa. Tulevien havaintojen perusteella on selvitettävä, jatkavatko nämä suuntaukset.
GSN 069 on pienellä puolella SMBH: ta varten. Yleensä SMBH sisältää niin paljon massaa kuin useita miljoonia tai jopa useita miljardia aurinkoa, kun taas GSN 069 sisältää vain noin 400 000 aurinkoa arvosta massaa. Tämä voisi auttaa selittämään, miksi tällaista säännöllistä ruokintaa ei ole ennen nähty.
Suurempien, huomattavasti tätä suurempia SMBH-laitteiden kirkkauden vaihtelut ovat paljon hitaampia. Sen sijaan, että purkautuisi yhdeksän tunnin välein, tämän pitäisi paisua heiltä kuukausia tai jopa vuosia. Se selittäisi, miksi näiden jaksottaisia jaksottaisia purkauksia (QPE) ei ole havaittu. Röntgen observatoriat ovat kiireisiä, eikä yhtäkään tavoitetta ole mahdollista kouluttaa yhtä kauan.
On ollut useita tapauksia, joissa mustien reikien tuottamien röntgensäteiden suurentuneita tai vähentyneitä on havaittu. Nämä havainnot perustuivat toistuviin havaintoihin kuukausien tai jopa vuosien ajan. Jotkut näistä muutoksista ovat liian nopeita selitettäviksi vakioteorialla putoavan aineen esiintymisestä mustan aukon lisäyslevyltä. Mutta tämä löytö selitti nuo havainnot. He saattavat kokea samanlaista käyttäytymistä kuin GSN 069.
Lisää:
- Lehdistötiedote: Tutkijat löytävät mustan reiän kolme kuuma ateriaa päivässä
- Tutkimuspaperi: Yhdeksän tunnin röntgenkuvausjaksoiset purkaukset pienimassan mustan aukon galaktisen ytimen pinnalta
- Wikipedia: Aktiivinen galaktinen ydin
