Dwukrotna czkawka czarnej dziury

Badana galaktyka, zwana SDSS J1354+1327 (w skrócie J1354), znajduje się w odległości około 800 milionów lat świetlnych od Ziemi. Do tego celu zespół astronomów wykorzystał obserwacje z kosmicznych obserwatoriów Chandra i Hubble a także z naziemnych obserwatoriów – Keck na Hawajach i Apache Point Observatory (APO) w pobliżu Sunspot w stanie Nowy Meksyk. 

Chandra wykryła jasne, punktowe źródło emisji promieniowania rentgenowskiego z J1354, znak ostrzegawczy obecności supermasywnej czarnej dziury, miliony lub miliardy razy masywniejszej niż Słońce. Promienie rentgenowskie są wytwarzane przez gaz podgrzewany do milionów stopni ogromnymi siłami grawitacyjnymi i magnetycznymi w pobliżu czarnej dziury. Część tego gazu wpadnie potem do czarnej dziury, podczas gdy część zostanie wydalona w potężnym wycieku wysokoenergetycznych cząstek. 

Porównując obrazy z Chandra i HST, zespół ustalił, że czarna dziura znajduje się w centrum galaktyki, czego można było się spodziewać. Dane rentgenowskie pokazują również, że supermasywna czarna dziura jest osadzona w ciężkiej zasłonie gazu.

Dane optyczne wskazują, że w przeszłości supermasywna czarna dziura strawiła duże ilości gazu podczas wycieku wysokoenergetycznych cząstek. Wyciek ostatecznie wyłączył się, a następnie powrócił około 100 000 lat później. Jest to mocny dowód, że akrecja czarnych dziur może zmieniać ich moc wyjściową wielokrotnie w skali czasowej, która jest dość krótka w porównaniu do 13,8 miliarda lat Wszechświata.

„Obserwujemy ucztujący obiekt, czkawkę i drzemkę a następnie znowu ucztę i czkawkę kolejny raz, co przewidziała teoria. Na szczęście zdarzyło nam się obserwować tę galaktykę w czasie, gdy mogliśmy dostrzec dowody na obydwa wydarzenia” – powiedziała Julie Comerford z Uniwersytetu Kolorado, z Wydziału Nauk Astrofizycznych i Kosmicznych Bouldera, która kierowała badaniem.

Dlaczego zatem czarna dziura miała dwa oddzielne posiłki? Odpowiedź leży w galaktyce towarzyszącej, która jest powiązana z J1354 strumieniami gwiazd i gazu wytwarzanym przez zderzenia pomiędzy dwiema galaktykami. Zespół doszedł do wniosku, że kępki materii z galaktyki towarzyszącej wirowały w kierunku środka J1354 a następnie zostały pochłonięte przez supermasywną czarną dziurę.

Zespół wykorzystał dane optyczne z HST, APO i Keck, aby pokazać, że atomy zostały pozbawione elektronów w stożku gazu rozciągającym się około 30 000 lat świetlnych na południe od centrum galaktyki. To odizolowanie spowodowane było prawdopodobnie wybuchem promieniowania z okolic czarnej dziury, wskazując, że uczta miała właśnie miejsce. Na północy znaleźli dowody na falę uderzeniową znajdującą się 3000 lat świetlnych od czarnej dziury. Sugeruje to, że czkawka nastąpiła po tym, jak inna kępka gazu została skonsumowana około 100 000 lat później.

„Ta galaktyka naprawdę nas zaskoczyła. Udało nam się pokazać, że gaz z północnej części galaktyki był zgodny z obecną falą uderzeniową, a gaz z południa był zgodny ze starszym wyciekiem z czarnej dziury” – powiedziała doktorantka Rebecca Nevin, współautorka badania, która wykorzystała dane z APO aby przyjrzeć się prędkościom i natężeniu światła z gazu i gwiazd w J1354.

Supermasywna czarna dziura w Galaktyce prawdopodobnie miała co najmniej jedną czkawkę w ciągu ostatnich kilku milionów lat. W 2010 roku inny zespół badaczy odkrył, za pomocą obserwacji z obserwatorium gamma Fermi, dowody na zderzenie Drogi Mlecznej, które miało za zadanie przyjrzeć się krawędzi galaktyki. Astronomowie widzieli wypływy gazu zwane „bąblami Fermiego”, które świecą w promieniach gamma, promieniach rentgenowskich i na falach radiowych widma elektromagnetycznego. Czkawka miałaby inną przyczynę, niż ta z J1354, ponieważ Droga Mleczna nie współdziała z pobliską galaktyką.

„Są to rodzaje bąbli, które widzimy po skończonym posiłku czarnej dziury. Supermasywna czarna dziura w naszej galaktyce drzemie po dużym posiłku, podobnie jak w przeszłości czarna dziura w J1354, więc oczekujemy, że także nasza masywna czarna dziura ponownie będzie świętować” – powiedział Scott Barrows, pracownik naukowy Uniwersytetu Kolorado.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Researchers Catch Supermassive Black Hole Burping — Twice

Źródło: Chandra

Na zdjęciu: SDSS J1354+1327 w promieniach rentgenowskich i w świetle widzialnym. Źródło: NASA/CXC

O bąblach Fermiego pisaliśmy już na portalu Urania tutaj