Selvom vi ved, at supermassive sorte huller (millioner af gange massen af vores sol) lurer i midten af de fleste galakser, gør deres natur dem vanskelige at se og studere. I modsætning til den populære idé om sorte huller, der konstant “gobbler op” stof, kan disse gravitationsmonstre tilbringe lange perioder i en sovende, inaktiv fase.
Dette var tilfældet med det sorte hul i hjertet af SDSS1335+0728, en fjern og umærkelig Galaxy 300 millioner lysår væk i konstellationen Jomfru. Efter at have været inaktiv i årtier tændte det pludselig og begyndte for nylig at producere hidtil uset blink af røntgenstråle.
De første tegn på aktivitet dukkede op i slutningen af 2019, da Galaxy uventet begyndte at skinne lyst og tiltrække opmærksomhed fra astronomer. Efter at have studeret det i flere år, konkluderede de, at de usædvanlige ændringer, de så, sandsynligvis var resultatet af det sorte hul, pludselig “tændte” – at komme til en aktiv fase. Den lyse, kompakte, centrale region i galaksen klassificeres nu som en aktiv galaktisk kerne, kaldet “Ansky.”
“Da vi første gang så Ansky lyse op i optiske billeder, udløste vi opfølgningsobservationer ved hjælp af NASAs hurtige røntgenrumsteleskop, og vi kontrollerede arkiverede data fra Erosita røntgenfilskop Huls aktivering.
Ansky vågner op
Derefter begyndte et team ledet af Lorena Hernández-García i februar 2024 ledet af Lorena Hernández-García, en forsker ved Valparaiso-universitetet, at se bursts af røntgenstråler fra Ansky med næsten regelmæssige intervaller.
Arbejdet er blevet offentliggjort i Natur astronomi.
“Denne sjældne begivenhed giver en mulighed for astronomer til at observere et sort huls opførsel i realtid ved hjælp af røntgenrumsteleskoper XMM-Newton og NASAs pænere, Chandra og Swift. Dette fænomen er kendt som en kvasiperiodisk udbrud, eller qpe. QPE’er er kortvarige flammende begivenheder. Og dette er den første gang, vi har observeret en sådan begivenhed i en sort, der ser ud til at være til at være i bane Op, “forklarer Lorena.
“Den første QPE -episode blev opdaget i 2019, og siden da har vi kun opdaget en håndfuld mere. Vi forstår endnu ikke, hvad der forårsager dem. At studere Ansky vil hjælpe os med bedre at forstå sorte huller og hvordan de udvikler sig.”
“XMM-Newton spillede en central rolle i vores undersøgelse. Det er det eneste røntgenfilskop, der er følsomt nok til at detektere svagere røntgenbaggrundslys mellem bursts. Med XMM-Newton kunne vi måle, hvor svagt Ansky bliver, hvilket gjorde os i stand til at beregne, hvor meget energi Ansky frigiver, når det tænder og begynder at blinke.”
Afvigende forundrende opførsel
Tyngdekraften af et sort hul fanger sagen, der kommer for tæt og kan rive det fra hinanden. Sagen fra en fanget stjerne, for eksempel, ville blive spredt til en varm, lys, hurtigt drejende disk kaldet en akkretionsdisk. Nuværende tænkning er, at qpes er forårsaget af et objekt (der kan være en stjerne eller et lille sort hul), der interagerer med denne akkretionsdisk, og de er blevet knyttet til ødelæggelsen af en stjerne. Men der er ingen beviser for, at Ansky har ødelagt en stjerne.
De ekstraordinære egenskaber ved Anskys tilbagevendende burst fik forskerteamet til at overveje andre muligheder. Akkretionsdisken kunne dannes af gas fanget af det sorte hul fra dets kvarter og ikke en opløsning af stjerne. I dette scenarie kom røntgenstrålingsfaklerne fra meget energiske stød på disken, provokeret af et lille himmelobjekt, der rejser gennem og forstyrrer det kredsløbende materiale, gentagne gange.
“Bursts af røntgenstråler fra Ansky er 10 gange længere og 10 gange mere lysende end hvad vi ser fra en typisk QPE,” siger Joheen Chakraborty, et teammedlem og ph.d. studerende ved Massachusetts Institute of Technology, USA
“Hver af disse udbrud frigiver hundrede gange mere energi, end vi har set andre steder. Anskys udbrud viser også den længste kadence, der nogensinde er observeret, på cirka 4,5 dage. Dette skubber vores modeller til deres grænser og udfordrer vores eksisterende ideer om, hvordan disse røntgenbilleder genereres.”
Ser et sort hul i aktion
At være i stand til at se Ansky, der udvikler sig i realtid, er en hidtil uset mulighed for astronomer at lære mere om sorte huller og de energiske begivenheder, de driver.
“For QPE’er er vi stadig på det punkt, hvor vi har flere modeller end data, og vi har brug for flere observationer for at forstå, hvad der sker,” siger ESA Research Fellow og røntgenstray-astronom, Erwan Quintin.
“Vi troede, at QPE’er var resultatet af, at små himmelske genstande blev fanget af meget større og spiralformede ned mod dem. Anskys udbrud ser ud til at fortælle os en anden historie. Disse gentagne bursts er også sandsynligvis forbundet med gravitationsbølger, som ESAs fremtidige mission Lisa måske kan fange.”
“Det er vigtigt at have disse røntgenobservationer, der vil supplere gravitationsbølgedataene og hjælpe os med at løse den forundrede opførsel af massive sorte huller.”