Οι αστρονόμοι έχουν δει την ενεργειακή ενεργοποίηση μιας μαύρης τρύπας

Μια ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ, το University College του Λονδίνου και το King's University του Μπέλφαστ ανακάλυψε έναν από τους πιο δραματικούς "διακόπτες" μαύρης τρύπας που έχουν παρατηρηθεί ποτέ. Θα παρουσιάσουν τα αποτελέσματά τους την Τρίτη 4 Ιουλίου στις Εθνική αστρονομική συνάντηση 2023 στο Κάρντιφ.

Το J221951-484240, γνωστό ως J221951, είναι ένα από τα φωτεινότερα μεταβατικά - αστροφυσικά αντικείμενα που αλλάζουν τη φωτεινότητά τους σε σύντομο χρονικό διάστημα - που έχουν καταγραφεί ποτέ. Ανακαλύφθηκε από τη Δρ Samantha Oates, μια αστρονόμο στο Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ, και την ομάδα της τον Σεπτέμβριο του 2019, ενώ έψαχνε για ηλεκτρομαγνητικό φως από ένα βαρυτικό κύμα. Η ομάδα χρησιμοποίησε τα υπεριώδη και οπτικά τηλεσκόπια στο Παρατηρητήριο Neil Gerrels Swift για να ψάξει για μια κιλόνοβα, την υπογραφή ενός αστέρα νετρονίων που συγχωνεύεται με ένα άλλο αστέρι νετρονίων ή μαύρη τρύπα. Συνήθως, το kilonova φαίνεται μπλε, μετά ξεθωριάζει και γίνεται κόκκινο μέσα σε λίγες μέρες. Αντίθετα, βρήκαν κάτι ακόμα πιο ασυνήθιστο: J221951. Έμοιαζε μπλε, αλλά δεν άλλαξε χρώμα ούτε έσβησε τόσο γρήγορα όσο η kilonova.

Πολλά τηλεσκόπια χρησιμοποιήθηκαν για την παρατήρηση του J221951 και τον προσδιορισμό της φύσης του, όπως τα διαστημικά τηλεσκόπια Swift/UVOT και Hubble της NASA, το Μεγάλο Τηλεσκόπιο της Νότιας Αφρικής και όργανα ESO όπως το Very Large Telescope και το όργανο GROND στο τηλεσκόπιο MPG/ESO 2,2 μέτρων στο αστεροσκοπείο La Silla.

Το φάσμα του J221951 που ελήφθη από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble απέκλεισε μια σύνδεση βαρυτικών κυμάτων του J221951. Μελετώντας το φάσμα φωτός του J221951, η Δρ. Oates και η ομάδα της μπόρεσαν να προσδιορίσουν ότι η πηγή βρίσκεται περίπου 10 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, σε αντίθεση με το σήμα του βαρυτικού κύματος, το οποίο ανιχνεύθηκε σε απόσταση μικρότερη από 0,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Το γεγονός ότι λάμπει τόσο έντονα σε τόσο μεγάλη απόσταση καθιστά το J221951 ένα από τα φωτεινότερα μεταβατικά που έχουν ανακαλυφθεί ποτέ.

Τα στοιχεία δείχνουν ότι το J221951 σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας που απορρόφησε το περιβάλλον υλικό πολύ γρήγορα. Ένας κόκκινος γαλαξίας παρατηρήθηκε στο J221951 πριν από την ανακάλυψή του και η θέση του J221951 είναι σύμφωνη με το κέντρο του γαλαξία, όπου μια τεράστια μαύρη τρύπα θα έπρεπε να βρίσκεται φυσικά. Άρχισε να λάμπει πολύ ξαφνικά - περίπου 10 μήνες πριν ανιχνευθεί για πρώτη φορά - που σημαίνει ότι η μαύρη τρύπα άρχισε να τρέφεται πολύ γρήγορα αφού έμεινε ήσυχη για λίγο. Το υπεριώδες φάσμα παρουσιάζει χαρακτηριστικά απορρόφησης σύμφωνα με το υλικό που ωθείται προς τα έξω από μια τεράστια απελευθέρωση ενέργειας. Αυτό, σε συνδυασμό με την υψηλή φωτεινότητα, καθιστά αυτή μια από τις πιο δραματικές «ανοίγματα» μαύρης τρύπας που έχουν παρατηρηθεί ποτέ.

Η ομάδα εντόπισε δύο πιθανούς μηχανισμούς που θα μπορούσαν να εξηγήσουν μια τέτοια ακραία τροφοδοσία μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας. Το πρώτο είναι ότι θα μπορούσε να είχε προκληθεί από μια παλιρροιακή διαταραχή - την καταστροφή ενός αστεριού καθώς περνάει κοντά στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία του. Η δεύτερη επιλογή είναι ότι θα μπορούσε να είχε προκληθεί από έναν ενεργό γαλαξιακό πυρήνα που «άλλαξε την κατάστασή του» από αδρανής σε ενεργό. Το J221951 θα σήμαινε τότε ότι η αδρανής μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία-ξενιστή έχει αρχίσει να τροφοδοτείται από υλικό από τον δίσκο προσαύξησης.

Ο Δρ Matt Nicholl, μέλος της ομάδας του King's University του Μπέλφαστ, δήλωσε: «Η κατανόησή μας για τα διαφορετικά πράγματα που μπορούν να κάνουν οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες έχει επεκταθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια, χάρη στην ανακάλυψη αστρικών εκρήξεων και συσσώρευσης μαύρων οπών με εξαιρετικά μεταβλητή φωτεινότητα. " Και προσθέτει: «Το J221951 είναι ένα από τα πιο ακραία παραδείγματα μαύρης τρύπας που μας αιφνιδιάζει. Περαιτέρω παρατήρηση του J221951 για τον προσδιορισμό της συνολικής απελευθέρωσης ενέργειας μπορεί να μας επιτρέψει να προσδιορίσουμε εάν πρόκειται για παλιρροιακή απορρόφηση του άστρου από μια ταχέως περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα ή για ένα νέο είδος ενεργοποίησης AGN.»

Ο Δρ Ν. Πολ Κουίν, άλλο μέλος της ομάδας από το Εργαστήριο Επιστημών του Διαστήματος. Ο Mallard στο University College του Λονδίνου, δήλωσε: «Η βασική ανακάλυψη ήταν ότι το υπεριώδες φάσμα που ελήφθη από το Hubble απέκλεισε μια γαλαξιακή προέλευση. Αυτό δείχνει πόσο σημαντικό είναι να διατηρηθούν οι δυνατότητες του διαστημικού φασματογράφου UV στο μέλλον».

Η Δρ Samantha Oates προσθέτει: «Στο μέλλον, ενδέχεται να είμαστε σε θέση να αποκτήσουμε σημαντικές ενδείξεις για να διακρίνουμε ένα γεγονός παλιρροϊκής διακοπής από τα ενεργά σενάρια του πυρήνα του γαλαξία. Για παράδειγμα, εάν το J221951 συσχετίζεται με μια ενεργοποίηση ενός σουπερνόβα, μπορεί να περιμένουμε ότι θα σταματήσει να ξεθωριάζει και θα αυξηθεί εκ νέου σε φωτεινότητα, ενώ εάν το J221951 είναι παλιρροϊκή διαταραχή, θα περιμέναμε να συνεχίσει να ξεθωριάζει. Θα χρειαστεί να συνεχίσουμε να παρατηρούμε το J221951 τους επόμενους μήνες και χρόνια για να καταγράψουμε την καθυστερημένη συμπεριφορά του."

Διαβάστε επίσης:

• Η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα Sagittarius A* ξύπνησε πριν από 200 χρόνια
• Μια παρία μαύρη τρύπα διασχίζει το διάστημα συνοδευόμενη από μια ουρά από μωρά αστέρια