Supermasywne czarne dziury pożerają nie tylko gwiazdy

Źródło: NASA

Supermasywne czarne dziury mają masę miliony a nawet miliardy razy większą od masy Słońca i leżą w centrum większości galaktyk. Supermasywna czarna dziura o masie kilku milinów mas Słońca znajduje się także w centrum naszej własnej Drogi Mlecznej.

Pomimo powszechności występowania supermasywnych czarnych dziur, wciąż niejasne jest w jaki sposób uzyskują one swoje ogromne rozmiary. Niektóre czarne dziury bezustannie pożerają gaz ze swojego otoczenia. Inne z kolei mogą nagle połykać całe gwiazdy. Ale żadna z tych teorii nie tłumaczy w jaki sposób supermasywne czarne dziury mogą się “włączać” tak nieoczekiwanie i szybko rosnąć przez dłuższy okres czasu.

Najnowszy artykuł autorstwa badaczy z Uniwersytetu w Tel Awiwie opublikowany dzisiaj w periodyku Nature Astronomy dowodzi, że niektóre supermasywne czarne dziury zaczynają wzrost, nagle pożerając duże ilości gazu ze swojego otoczenia.

W lutym 2017 roku w ramach projektu All Sky Automated Survey for Supernovae odkryto zdarzenie oznaczone jako AT 2017bgt. To zdarzenie początkowo uważano za “pożeranie gwiazdy” lub “rozerwanie pływowe”, ponieważ promieniowanie emitowane wokół czarnej dziury stało się 50-krotnie jaśniejsze niż to co obserwowano w 2004 roku.

Niemniej jednak po przeprowadzeniu dokładnych obserwacji za pomocą licznych teleskopów, zespół badaczy kierowany przez dr Benny Trakhtenbrot oraz dr Iaira Arcavi z Raymond & Beverly Sackler School of Physics and Astronomy, doszedł do wniosku, że AT 2017bg stanowi nowy sposób “karmienia” czarnych dziur.

“Nagłe pojaśnienie AT 2017bgt przypominało rozerwanie pływowe” mówi dr Trakhtenbrot. “Jednak szybko uświadomiliśmy sobie, że tym razem było to coś innego. Pierwszą wskazówką był dodatkowy komponent promieniowania, którego nigdy nie obserwowano w trakcie rozerwania pływowego”.

Dr Arcavi, który odpowiadał za zbieranie danych, dodaje “Śledziliśmy to zdarzenie przez ponad rok czasu za pomocą teleskopów na Ziemi oraz w przestrzeni kosmicznej, i to co widzieliśmy nie pasowało do niczego co widzieliśmy wcześniej”.

Obserwacje pasowały natomiast do przewidywań teoretycznych innego członka zespołu badawczego, prof. Hagai Netzera także z Uniwersytetu w Tel Awiwie.

“W latach osiemdziesiątych przewidzieliśmy, że czarna dziura połykająca gaz ze swojego otoczenia mogłaby wytworzyć obserwowany tutaj komponent promieniowania” mówi prof. Netzer. “Te nowe obserwacje stanowią pierwszy przypadek zaobserwowania tego procesu w praktyce”.

Astronomowie z USA, Chile, Polski oraz Wielkiej Brytanii wzięli udział w obserwacjach i analizie danych, zebranych za pomocą trzech różnych teleskopów kosmicznych, w tym teleskopu NICER zainstalowanego na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Jedno ze zdjęć wykonanych w ultrafiolecie podczas zbierania danych okazało się być milionowym zdjęciem wykonanym przez Obserwatorium Swift.

Zespół badawczy zidentyfikował ostatnio dwa dodatkowe przypadki “włączenia” czarnej dziury, które mają te same właściwości emisji co AT 2017bgt. Te trzy zdarzenia stanowią nową, interesującą klasę przypadków reaktywacji czarnych dziur.

“Wciąż nie jesteśmy pewni powodu tego dramatycznego i nagłego wzrostu tempa pożerania materii przez czarne dziury” mówi dr Trakhtenbrot. “Istnieje wiele znanych sposobów przyspieszania tempa wzrostu olbrzymich czarnych dziur, ale zazwyczaj zabierają one znacznie więcej czasu”.

Źródło: Uniwersytet w Tel Awiwie

Artykuł naukowy: http://dx.doi.org/10.1038/s41550-018-0661-3