Astronomii au fost martori la activarea energetică a unei găuri negre

O echipă de astronomi condusă de cercetători de la Universitatea din Birmingham, University College London și King's University Belfast a descoperit una dintre cele mai dramatice „porniri” de găuri negre observate vreodată. Ei își vor prezenta rezultatele marți, 4 iulie, la ora Întâlnire națională astronomică 2023 în Cardiff.

J221951-484240, cunoscut sub numele de J221951, este unul dintre cei mai strălucitori tranzitori – obiecte astrofizice care își schimbă luminozitatea într-o perioadă scurtă de timp – înregistrate vreodată. A fost descoperit de doctorul Samantha Oates, astronom la Universitatea din Birmingham, și echipa ei în septembrie 2019, în timp ce căuta lumină electromagnetică dintr-o undă gravitațională. Echipa a folosit telescoapele ultraviolete și optice de la bordul Observatorului Neil Gerrells Swift pentru a căuta o kilonova, semnătura unei stele neutronice care fuzionează cu o altă stea neutronică sau o gaură neagră. De obicei, kilonova arată albastru, apoi se estompează și devine roșu în câteva zile. În schimb, au găsit ceva și mai neobișnuit: J221951. Părea albastru, dar nu și-a schimbat culoarea și nu s-a decolorat la fel de repede ca kilonova.

Au fost folosite mai multe telescoape pentru a observa J221951 și a determina natura acestuia, inclusiv telescoapele spațiale Swift/UVOT și Hubble ale NASA, telescopul mare din Africa de Sud și instrumente ESO, cum ar fi telescopul foarte mare și instrumentul GROND de pe telescopul MPG/ESO de 2,2 metri. în observatorul din La Silla.

Spectrul lui J221951 obținut de telescopul spațial Hubble a exclus o conexiune a undelor gravitaționale a lui J221951. Studiind spectrul de lumină al lui J221951, dr. Oates și echipa ei au reușit să determine că sursa se află la aproximativ 10 miliarde de ani lumină distanță, spre deosebire de semnalul undei gravitaționale, care a fost detectat la mai puțin de 0,5 miliarde de ani lumină distanță. Faptul că strălucește atât de puternic la o distanță atât de mare face ca J221951 să fie unul dintre cei mai strălucitori tranzitori descoperiți vreodată.

Dovezile sugerează că J221951 s-a format ca urmare a unei găuri negre supermasive care a absorbit foarte repede materialul din jur. O galaxie roșie a fost observată la J221951 înainte de descoperirea sa, iar locația lui J221951 este în concordanță cu centrul galaxiei, unde ar trebui să se afle în mod natural o gaură neagră masivă. A început să strălucească foarte brusc - cu aproximativ 10 luni înainte de a fi detectat pentru prima dată - ceea ce înseamnă că gaura neagră a început să se hrănească foarte repede după ce a fost liniștită pentru un timp. Spectrul ultraviolet prezintă caracteristici de absorbție compatibile cu materialul împins în exterior de o eliberare uriașă de energie. Acest lucru, combinat cu luminozitatea ridicată, face ca aceasta să fie una dintre cele mai dramatice „porniri” de găuri negre observate vreodată.

Echipa a identificat două mecanisme posibile care ar putea explica o astfel de alimentație extremă a unei găuri negre supermasive. Primul este că ar fi putut fi cauzat de o perturbare a mareelor ​​- distrugerea unei stele pe măsură ce trece în apropierea gaurii negre supermasive din centrul galaxiei sale. A doua opțiune este că ar fi putut fi cauzată de un nucleu galactic activ care și-a „schimbat starea” din inactiv în activ. J221951 ar semnala apoi că gaura neagră latentă din centrul galaxiei gazdă a început să se hrănească cu material de pe discul de acreție.

Dr Matt Nicholl, membru al echipei de la Universitatea King din Belfast, a declarat: „Înțelegerea noastră a diferitelor lucruri pe care le pot face găurile negre supermasive s-a extins foarte mult în ultimii ani, datorită descoperirii exploziilor stelare și a acreției de găuri negre cu luminozități extrem de variabile. " El adaugă: „J221951 este unul dintre cele mai extreme exemple de gaură neagră care ne ia prin surprindere. Observarea ulterioară a lui J221951 pentru a determina eliberarea totală de energie ne poate permite să stabilim dacă aceasta este o absorbție mare a stelei de către o gaură neagră care se rotește rapid sau un nou tip de pornire AGN.

Dr. N. Paul Quinn, un alt membru al echipei de la Laboratorul de Științe Spațiale. Mallard de la University College London, a declarat: „Descoperirea cheie a fost că spectrul ultraviolet obținut de Hubble a exclus o origine galactică. Acest lucru arată cât de important este să menținem capacitățile spectrografului UV bazat pe spațiu în viitor.”

Dr. Samantha Oates adaugă: „În viitor, este posibil să putem obține indicii importante pentru a distinge un eveniment de perturbare a mareelor ​​de scenariile active ale nucleului galactic. De exemplu, dacă J221951 este asociat cu pornirea unei supernove, ne-am putea aștepta ca aceasta să înceteze să se estompeze și să recrească în luminozitate, în timp ce dacă J221951 este o perturbare a mareelor, ne-am aștepta să continue să dispară. Va trebui să continuăm să observăm J221951 în următoarele luni și ani pentru a surprinde comportamentul său tardiv.”

Citeste si:

• Gaura neagră supermasivă Săgetător A* s-a trezit acum 200 de ani
• O gaură neagră proscrisă alergă prin spațiu însoțită de o coadă de pui de stele