Οι αστρονόμοι βρήκαν μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα (SMBH) με ένα ασυνήθιστα κανονικό πρόγραμμα σίτισης. Το μεγαθήριο είναι ένας ενεργός γαλαξιακός πυρήνας (AGN) στην καρδιά του γαλαξία Seyfert 2 GSN 069. Το AGN απέχει περίπου 250 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη και περιέχει περίπου 400.000 φορές τη μάζα του Ήλιου.
Η ομάδα των αστρονόμων χρησιμοποίησε το Παρατηρητήριο XMM-Newton της ESA και το Chandra X-ray της NASA για να παρατηρήσει τις εκπομπές ακτίνων Χ του SMBH. Περίπου κάθε 9 ώρες, η μαύρη τρύπα αναβοσβήνει έντονα με ακτίνες Χ καθώς το υλικό εισέρχεται σε αυτήν. Οι αστρονόμοι έχουν βρει δύο άλλες αστρικές μαύρες τρύπες μάζας που αναβοσβήνουν τακτικά καθώς τρέφονται, αλλά αυτό το είδος κανονικότητας σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα δεν έχει δει ποτέ πριν.
"Αυτή η μαύρη τρύπα βρίσκεται σε σχέδιο γεύματος, όπως δεν έχουμε ξαναδεί."
Giovanni Miniutti, Κύριος Συγγραφέας, Κέντρο Αστροβιολογίας ESA, Ισπανία.
Το έγγραφο που περιγράφει αυτήν την ανακάλυψη δημοσιεύεται στο Nature και έχει τον τίτλο «Εννέα ώρες σχεδόν περιοδικές εκρήξεις ακτίνων Χ από γαλαξιακό πυρήνα χαμηλής μάζας.» Ο κύριος συγγραφέας είναι ο Giovanni Miniutti από το Κέντρο Αστροβιολογίας της ESA στην Ισπανία. Σύμφωνα με την εφημερίδα, το SMBH καταναλώνει υλικό αξίας περίπου τεσσάρων φεγγαριών τρεις φορές την ημέρα. Αυτό σημαίνει ότι κάθε φορά που τροφοδοτείται η μαύρη τρύπα, καταναλώνει περίπου ένα εκατομμύριο δισεκατομμύρια δισεκατομμύρια λίρες υλικού.
«Αυτή η μαύρη τρύπα βρίσκεται σε σχέδιο γεύματος όπως δεν έχουμε ξαναδεί», δήλωσε ο Μίνιουτι σε δελτίο τύπου. «Αυτή η συμπεριφορά είναι τόσο άνευ προηγουμένου που έπρεπε να δημιουργήσουμε μια νέα έκφραση για να την περιγράψουμε:« Ημι-περιοδικές εκρήξεις ακτίνων Χ ».
Οι εκπομπές ακτίνων Χ από αυτό το SMBH είναι γνωστές και παρατηρημένες από τον Ιούλιο του 2010, αλλά ήταν σταθερές. Το νέο έγγραφο βασίζεται σε παρατηρήσεις 54 ημερών που ξεκινούν τον Δεκέμβριο του 2018, ξεκινώντας από το Παρατηρητήριο XMM-Newton της ESA. Αυτό το παρατηρητήριο εντόπισε δύο εκρήξεις στις 24 Δεκεμβρίου. Τον Ιανουάριο, η XMM-Newton βρήκε τρεις ακόμη από αυτές τις κανονικές εκρήξεις.
Στη συνέχεια, οι αστρονόμοι ζήτησαν περισσότερο χρόνο παρατήρησης με το Παρατηρητήριο Chandra της NASA για διερεύνηση. Ο Τσάντρα παρατήρησε πέντε ακόμη από αυτά τα γεγονότα. Κατά τη διάρκεια των τρεχουσών εκρήξεων, η δραστηριότητα έκρηξης ακτίνων Χ αυξάνεται κατά δύο τάξεις μεγέθους σε σχέση με τις εκπομπές ακτίνων Χ στο παρασκήνιο. Κάθε έξαρση διαρκεί πάνω από μία ώρα και εμφανίζεται κάθε εννέα ώρες.
«Συνδυάζοντας δεδομένα από αυτά τα δύο παρατηρητήρια ακτίνων Χ, παρακολουθήσαμε αυτές τις περιοδικές εκρήξεις για τουλάχιστον 54 ημέρες», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Richard Saxton του Ευρωπαϊκού Κέντρου Διαστημικής Αστρονομίας στη Μαδρίτη της Ισπανίας. «Αυτό μας δίνει μια μοναδική ευκαιρία να δούμε τη ροή της ύλης σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που επιταχύνεται και επιβραδύνεται επανειλημμένα».
Κατά τη διάρκεια καθεμιάς από αυτές τις εκρήξεις, η έκρηξη ακτίνων-Χ είναι 20 φορές πιο φωτεινή από ό, τι σε ήσυχες περιόδους. Η θερμοκρασία του αερίου που πέφτει αυξάνεται επίσης. Αυξάνεται από περίπου 1 εκατομμύριο βαθμούς Φαρενάιτ σε πιο αθόρυβες περιόδους σε 2,5 εκατομμύρια βαθμούς Φαρενάιτ κατά τη διάρκεια εκρήξεων. Η υψηλότερη θερμοκρασία είναι περίπου η ίδια με τη θερμοκρασία του αερίου γύρω από τα περισσότερα SMBH που αναπτύσσονται ενεργά.
Η αιτία αυτών των τακτικών εξάρσεων είναι άγνωστη. Το θερμό αέριο 2,5 εκατομμυρίων βαθμών F. που περιβάλλει το GSN 069 είναι η ίδια θερμοκρασία με το αέριο που περιβάλλει άλλα SMBH. Είναι ένα μυστήριο, επειδή είναι πολύ ζεστό για να προέρχεται από τον καταρρέοντα δίσκο υλικού που περιβάλλει τις μαύρες τρύπες. Ωστόσο, το GSN 069 είναι μια μοναδική ευκαιρία να μελετηθεί το φαινόμενο, επειδή το ζεστό αέριο σχηματίζεται επανειλημμένα και εξαφανίζεται.
Κανονικά, αυτό το ζεστό αέριο προκαλείται από ένα αστέρι που διαλύεται και καταναλώνεται από μια μαύρη τρύπα, ή έτσι πιστεύουν οι αστρονόμοι. Αλλά η κανονικότητα που εκτίθεται από το GSN 069 είναι ένα μυστήριο.
«Πιστεύουμε ότι η προέλευση της εκπομπής ακτίνων Χ είναι ένα αστέρι που η μαύρη τρύπα έχει αποσχιστεί εν μέρει ή εντελώς και καταναλώνει σιγά-σιγά σιγά-σιγά», δήλωσε η συν-συγγραφέας Margherita Giustini, επίσης του Κέντρου Αστροβιολογίας της ESA. «Όσο για τις επαναλαμβανόμενες ριπές, αυτή είναι μια εντελώς διαφορετική ιστορία της οποίας η προέλευση πρέπει να μελετηθεί με περαιτέρω δεδομένα και νέα θεωρητικά μοντέλα».
Και πάλι, βλέποντας μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα να καταναλώνει αέριο από ένα αστέρι δεν είναι κάτι νέο. Είναι η κανονικότητα του φλεγόμενου GSN 069 που είναι το κεφάλι. Οι συγγραφείς της μελέτης προτείνουν δύο πιθανές εξηγήσεις για το κανονικό πρόγραμμα σίτισης του SMBH:
- Η ποσότητα ενέργειας στο δίσκο συσσωρεύεται έως ότου γίνει ασταθής και η ύλη πέφτει γρήγορα στη μαύρη τρύπα παράγοντας τις εκρήξεις. Αυτός ο κύκλος επαναλαμβάνεται.
- Υπάρχει αλληλεπίδραση μεταξύ του δίσκου και ενός δευτερεύοντος σώματος σε τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα, ίσως το υπόλοιπο του μερικώς διαταραγμένου αστεριού.
Χάρη στις παρατηρήσεις του Chandra, η ομάδα των επιστημόνων γνωρίζει ότι η πηγή των ακτίνων Χ είναι ακριβώς στην καρδιά του GSN 069. Εκεί αναμένεται να είναι ένα SMBH. Τα συνδυασμένα δεδομένα από το Chandra και το XMM-Newton δείχνουν επίσης σαφώς ότι η φλόγα, αν και κανονική, αλλάζει αργά: τόσο το μέγεθος όσο και η διάρκεια των «γευμάτων» της μαύρης τρύπας έχουν μειωθεί ελαφρώς και ο χώρος μεταξύ κάθε γεύματος αυξάνεται. Εξαρτάται από τις μελλοντικές παρατηρήσεις για να δούμε αν αυτές οι τάσεις συνεχίζονται.
Το GSN 069 βρίσκεται στη μικρή πλευρά για ένα SMBH. Συνήθως, ένα SMBH περιέχει τόσο μάζα όσο αρκετά εκατομμύρια ή ακόμα και αρκετά δισεκατομμύρια Suns, ενώ το GSN 069 περιέχει μόνο περίπου 400.000 Suns μάζας. Αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί αυτός ο τύπος τακτικής σίτισης δεν έχει ξαναδεί.
Για μεγαλύτερα SMBHs, πολύ μεγαλύτερα από αυτό, οι διακυμάνσεις φωτεινότητας είναι πολύ πιο αργές. Αντί να εκρήγνυται κάθε εννέα ώρες, θα πρέπει να χρειάζονται μήνες ή και χρόνια για να φλεγούν έτσι. Αυτό θα εξηγούσε γιατί δεν έχουν παρατηρηθεί οιονεί περιοδικές εκρήξεις (QPEs). Τα παρατηρητήρια ακτίνων Χ είναι απασχολημένα και δεν υπάρχει τρόπος να εκπαιδεύσετε ένα με έναν μόνο στόχο για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα.
Υπήρξαν αρκετές περιπτώσεις όπου παρατηρήθηκαν μεγάλες αυξήσεις ή μειώσεις στις ακτίνες Χ που παράγονται από μαύρες τρύπες. Οι παρατηρήσεις αυτές βασίστηκαν σε επαναλαμβανόμενες παρατηρήσεις για μήνες ή και χρόνια. Ορισμένες από αυτές τις αλλαγές είναι πολύ γρήγορες για να εξηγηθούν από την τυπική θεωρία της πτώσης ύλης από τον δίσκο αύξησης της μαύρης τρύπας. Αλλά αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να εξηγήσει αυτές τις παρατηρήσεις. Μπορεί να αντιμετωπίζουν παρόμοια συμπεριφορά με το GSN 069.
Περισσότερο:
- Δελτίο Τύπου: Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν ότι η μαύρη τρύπα έχει τρία ζεστά γεύματα την ημέρα
- Ερευνητικό έγγραφο: Εννέα ώρες ημι-περιοδικές εκρήξεις ακτίνων Χ από γαλαξιακό πυρήνα χαμηλής μάζας
- Wikipedia: Ενεργός γαλαξιακός πυρήνας
