Астрономите са станали свидетели на енергийното активиране на черна дупка

Екип от астрономи, ръководен от изследователи от университета в Бирмингам, университетския колеж в Лондон и кралския университет в Белфаст, откри едно от най-драматичните "включвания" на черни дупки, наблюдавани някога. Те ще представят резултатите си във вторник, 4 юли, в Национална астрономическа среща 2023 г. в Кардиф.

J221951-484240, известен като J221951, е един от най-ярките преходни процеси – астрофизични обекти, които променят яркостта си за кратък период от време – регистриран някога. Той беше открит от д-р Саманта Оутс, астроном от университета в Бирмингам, и нейния екип през септември 2019 г., докато търсеха електромагнитна светлина от гравитационна вълна. Екипът използва ултравиолетовите и оптичните телескопи на борда на обсерваторията Neil Gerrells Swift, за да търси kilonova, подписът на неутронна звезда, сливаща се с друга неутронна звезда или черна дупка. Обикновено килоновата изглежда синя, след това избледнява и става червена в рамките на няколко дни. Вместо това те откриха нещо още по-необичайно: J221951. Изглеждаше синьо, но не промени цвета си или избледня толкова бързо, колкото kilonova.

Няколко телескопа бяха използвани за наблюдение на J221951 и определяне на неговия характер, включително космическите телескопи Swift/UVOT и Хъбъл на НАСА, Южноафриканският голям телескоп и инструменти на ESO като Много големия телескоп и инструмента GROND на 2,2-метровия телескоп MPG/ESO в обсерваторията на Ла Сила.

Спектърът на J221951, получен от космическия телескоп Хъбъл, изключи връзката на J221951 с гравитационна вълна. Изучавайки светлинния спектър на J221951, д-р Оутс и нейният екип успяха да определят, че източникът е на около 10 милиарда светлинни години, за разлика от сигнала на гравитационната вълна, който беше открит на по-малко от 0,5 милиарда светлинни години. Фактът, че свети толкова ярко на толкова голямо разстояние, прави J221951 един от най-ярките преходни процеси, откривани някога.

Доказателствата сочат, че J221951 се е образувал в резултат на свръхмасивна черна дупка, която е абсорбирала околния материал много бързо. Червена галактика е наблюдавана в J221951 преди откриването й и местоположението на J221951 е в съответствие с центъра на галактиката, където естествено трябва да се намира масивна черна дупка. Тя започна да свети много внезапно - около 10 месеца преди да бъде открита за първи път - което означава, че черната дупка започна да се храни много бързо, след като беше тиха за известно време. Ултравиолетовият спектър показва характеристики на абсорбция, съответстващи на материала, изтласкан навън от огромно освобождаване на енергия. Това, съчетано с високата яркост, прави това едно от най-драматичните "включвания" на черна дупка, наблюдавани някога.

Екипът идентифицира два възможни механизма, които биха могли да обяснят такова екстремно захранване на свръхмасивна черна дупка. Първото е, че може да е причинено от приливно смущение – унищожаването на звезда, докато минава близо до свръхмасивната черна дупка в центъра на нейната галактика. Вторият вариант е, че може да е причинено от активно галактическо ядро, което е "променило състоянието си" от латентно в активно. След това J221951 ще сигнализира, че спящата черна дупка в центъра на галактиката домакин е започнала да се храни с материал от акреционния диск.

Д-р Мат Никъл, член на екипа от Кралския университет в Белфаст, каза: „Нашето разбиране за различните неща, които свръхмасивните черни дупки могат да направят, значително се разшири през последните години, благодарение на откриването на звездни изблици и натрупването на черни дупки с изключително променлива яркост. " Той добавя: „J221951 е един от най-екстремните примери за черна дупка, която ни изненада. По-нататъшното наблюдение на J221951 за определяне на общото освобождаване на енергия може да ни позволи да определим дали това е приливно поглъщане на звездата от бързо въртяща се черна дупка или нов вид включване на AGN.

Д-р Н. Пол Куин, друг член на екипа от Лабораторията за космически науки. Малард от Университетския колеж в Лондон, каза: „Ключовото откритие е, че ултравиолетовият спектър, получен от Хъбъл, изключва галактически произход. Това показва колко е важно да се поддържат възможностите на космическия UV спектрограф в бъдеще."

Д-р Саманта Оутс добавя: „В бъдеще може да успеем да получим важни улики, за да разграничим събитие на приливно смущение от сценарии за активно галактическо ядро. Например, ако J221951 е свързано с включване на свръхнова, можем да очакваме тя да спре да избледнява и да расте отново в яркост, докато ако J221951 е приливно смущение, бихме очаквали да продължи да избледнява. Ще трябва да продължим да наблюдаваме J221951 през следващите няколко месеца и години, за да уловим късното му поведение."

Прочетете също:

• Свръхмасивната черна дупка Стрелец A* се събуди преди 200 години
• Изгонена черна дупка препуска през космоса, придружена от опашка от бебета звезди