Teleskopy rentgenowskie odkrywają błąkającą się czarną dziurę

Astronomowie korzystający z Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra (NASA) oraz obserwatorium rentgenowskiego XMM-Newton (ESA) odkryli ekstremalnie jasne, zmienne źródło promieniowania rentgenowskiego zlokalizowane z dala od centrum galaktyki macierzystej. Ten osobliwy obiekt może być błąkającą się czarną dziurą, która może pochodzić z mniejszej galaktyki łączącej się z większą.

Astronomowie uważają, że supermasywne czarne dziury – o masie od 100 000 do 10 miliardów mas Słońca – znajdują się w centrach większości galaktyk. Istnieją także dowody na istnienie tak zwanych czarnych dziur o masie pośredniej czyli od 100 do 100 000 mas Słońca.

Obydwa typy czarnych dziur można także znaleźć poza centrum galaktyki  po kolizji i w trakcie łączenia z inną galaktyką zawierającą masywną czarną dziurę. Gdy gwiazdy, gaz i pył z drugiej galaktyki przemieszczają się przez pierwszą, czarna dziura podąża za nimi.

W najnowszym artykule naukowcy donoszą o odkryciu jednej z takich zagubionych czarnych dziur przy krawędzi galaktyki soczewkowatej SDSS J141711.07+522540.8 (w skrócie GJ1417+52) znajdującej ię 4.5 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Obiekt ten, oznaczony przez naukowców jako XJ1417+52 został odkryty dzięki długotrwałym obserwacjom szczególnego regionu, tzw. Extended Groth Strip w danych uzyskanych przez XMM-Newton i Chandra w latach 2000-2002. Wyjątkowo wysoka jasność tego obiektu sprawia, że naukowcy uważają, że jest to czarna dziura o masie około 100 000 mas Słońce zakładając, że intensywność promieniowania otaczającej ją materii równa jest sile grawitacyjnej.

Główny panel powyższej grafiki przedstawia szerokokątny obraz wykonany w zakresie optycznym za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Czarna dziura i jej galaktyka macierzysta znajdują się w oknie w górnym, lewym rogu grafiki. Powiększenie po lewej przedstawia zbliżenie Hubble’a na GJ1417+52. Na tymże powiększeniu okręgiem zaznaczono punktowe źródło w północnej części galaktyki, które może być związane z XJ1417+52.

Powiększenie po prawej to zdjęcie rentgenowskie obiektu XJ1417+52 (fioletowy) wykonane za pomocą Chandry tego samego obiektu, przedstawiające ten sam region co powiększenie wykonane Hubblem.

Obserwacje wykonane za pomocą Chandry i XMM-Newton pozwalają określić, że rentgenowska emisja z XJ1417+52 jest tak wysoka, że astronomowie zaklasyfikowali ten obiekt jako “hiper-jasne źródło rentgenowskie” (HLX) – tego typu obiekty świecą 10 000 do 100 000 jaśniej  w zakresie rentgenowskim niż gwiezdne czarne dziury i 10 do 100 razy jaśniej niż ultrajasne źródła rentgenowskie (ULX).

Bardzo jasna emisja w zakresie rentgenowskim pochodząca z tego typu czarnych dziur pochodzi od opadającej na nie materii. Promieniowanie rentgenowskie z XJ1417+52 osiągnęło maksimum jasności w promieniach X między 2000 a 2002 rokiem. Tego samego źródła nie wykryto już w obserwacjach z Chandry i XMM z 2005, 2o14 i 2015 roku. Między 2000 a 2015 rokiem jasność tego obiektu w zakresie rentgenowskim spadła co najmniej o czynnik 14.

Autorzy uważają, że rozbłysk w zakresie rentgenowskim zarejestrowany w 2000 i 2002 roku spowodowany był zbyt bliskim przejściem gwiazdy w pobliżu czarnej dziury, które doprowadziło do jej rozerwania przez oddziaływania pływowe. Część gazowych odłamków została podgrzana aż stała się jasna w zakresie rentgenowskim opadając na czarną dziurę.

Położenie i jasność źródła jasnego w zakresie optycznym na zdjęciu z Hubble wskazuje, że może być one związane z XJ1417+2, i że może to być czarna dziura, która pierwotnie należała do małej galaktyk, która uderzyła w większą od siebie GJ1417+52.

Artykuł autorstwa Dacheng Lin (University of New Hampshire) i współpracowników opisujący powyższe wyniki pojawił się w periodyku The Astrophysical Journal.

Źródło: Chandra X-ray Center