Międzynarodowy zespół badaczy, analizując wieloletnie dane z różnych urządzeń, w tym z teleskopów Keck, Pan-STARRS1 czy satelity Swift odkrył obiekt, który zdaje się być czarną dziurą wyrzuconą z jej własnej galaktyki. Zespołem kierował Michael Koss z Instytutu Astronomii Uniwersytetu Hawajskiego (IfA) w Manoa. Wyniki tych badań zostaną opublikowane 21 listopada w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Tajemniczy obiekt jest częścią galaktyki karłowatej Markarian 177 zlokalizowanej w kierunku gwiazdozbioru Wielkiej Niedźwiedzicy. Chociaż czarne dziury zazwyczaj znajdują się w centrach galaktyk, SDSS1133 została zaobserwowana w odległości aż 2600 lat świetlnych od jądra swojej macierzystej galaktyki. Badania tego obiektu sięgają 60 lat wstecz. W czerwcu 2013 roku korzystając z 10-metrowego teleskopu Keck II astronomowie uzyskali jego obraz w wysokiej rozdzielczości, w bliskiej podczerwieni.
„Gdy analizowaliśmy dane z Kecka, odkryliśmy obszar emisji SDSS1133 mniejszy niż 40 lat świetlnych oraz że centrum Markarian 177 wykazuje intensywne formowanie się gwiazd i inne funkcje, które mogą wskazywać na niedawne zakłócenia pasujące do tego, czego spodziewaliśmy się z czarnych dziur” – mówi Chao-Ling Hung, student z Uniwersytetu Hawajskiego prowadzący analizy. „Spodziewaliśmy się zobaczyć następstwa połączenia się dwóch małych galaktyk i ich centralnej czarnej dziury” – powiedziała Laura Blecha z Uniwersytetu Maryland, współautorka publikacji.
Kolizja i połączenie się dwóch galaktyk zakłóca ich kształt a wynikiem tego jest nowy etap formowania się gwiazd. Jeśli każda z galaktyk posiada centralną supermasywną czarną dziurę, będą tworzyć układ podwójny krążąc wokół siebie, aż ostatecznie połączą się w jedną. Łączące się czarne dziury zgodnie z teorią grawitacji Einsteina uwalniają duże ilości energii w postaci promieniowania. Fale w strukturze czasoprzestrzeni rozchodzą się równomiernie na zewnątrz we wszystkich kierunkach przez przyspieszane masy. Jeśli obie czarne dziury mają równe masę i spin, ich połączenie emituje fale grawitacyjne równomiernie we wszystkich kierunkach. Jednak jest bardziej prawdopodobne, że masa i spin są różne, co prowadzi do emisji odchylonych fal grawitacyjnych, co powoduje, że czarna dziura jest wyrzucona z galaktyki lub też zostaje odsunięta od jej centrum. Taka czarna dziura będzie dryfować przez przestrzeń międzygwiezdną po bardzo wydłużonej orbicie. Pomimo zmiany swojej lokalizacji wyrzucona czarna dziura zachowa cały gorący gaz uwięziony wokół niej i dalej będzie promieniować aż cały gaz się zużyje. Chociaż niezwykłe źródło światła obiektu w galaktyce odległej o 90 mln lat świetlnych od Ziemi pasuje swoimi właściwościami do supermasywnej czarnej dziury wyrzuconej ze swojej galaktyki, astronomowie nie mogą wykluczyć innej alternatywy. Źródło, zwane SDSS1133 może być pozostałością masywnej gwiazdy, która przeszła pewien okres wybuchu, zanim uległa zniszczeniu w eksplozji jako supernowa. „Z danych, które posiadamy nie możemy jeszcze jednoznacznie określić, który scenariusz jest poprawny. Ale jedno odkrycie Swifta pokazuje, że emisja światła ultrafioletowego z SDSS1133 nie zmieniła się przez dziesięć lat, co jest czymś nietypowym, jeśli chodzi o młode supernowe” – mówi Koss, astronom z Zurichu.
Do szczegółowego przeanalizowania obiektu zespół planuje w październiku 2015 roku wykonać obserwacje w ultrafiolecie, przy pomocy Cosmic Origins Spectrograph znajdującego się na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Jeśli SDSS1133 nie jest czarną dziurą to musi być bardzo niezwykłym typem gwiazdy zwanej Jasna Błękitna Zmienna (Luminous Blue Variable – LBV). Gwiazdy te przechodzą okresowe rozbłyski, w wyniku których wyrzucają w przestrzeń duże ilości masy na długo przedtem, nim eksplodują. Interpretując wyniki w ten sposób, SDSS1133 stanowił by najdłuższy okres zmienności LBV jaki kiedykolwiek obserwowano, która następnie wybuchła jako supernowa a jej światło dotarło do Ziemi w 2001 roku. Najbliższy analogiczny w naszej galaktyce jest masywny układ podwójny Eta Carinae, który zawiera LBV około 90 razy masywniejszych niż Słońce. Pomiędzy rokiem 1838 a 1845 układ przeszedł wybuch, w którym całkowity wyrzut masy wyniósł 10 mas Słońca, co uczyniło go drugą co do jasności gwiazdą nocnego nieba. Kolejne, słabsze wybuchy miały miejsce w latach 90. XIX wieku. Aby SDSS3311 mogła być LBV erupcja gwiazdy musiałby trwać nieustannie od 1950 do 2001 roku, kiedy to osiągnęła największą jasność i stała się supernową. Zdolność rozdzielcza i czułość teleskopów przed rokiem 1950 była zbyt słaba, by wykryć źródło. Jeśli był to wybuch LBV, aktualne zapisy już pokazują, że jest on najdłuższym i najbardziej trwałym, jaki dotąd zaobserwowano. Zależność pomiędzy wyrzutem gazu i falą uderzeniową eksplozji mogłaby wyjaśnić stałą jasność obiektu w ultrafiolecie.
Więcej informacji:
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło: Obserwatorium Keck
Na zdjęciu: Markarian 177 i SDSS1133 sfotografowane teleskopem Keck II z użyciem filtra bliskiej podczerwieni.
Źródło:
W. M. KECK Observatory/M. Koss (ETH Zurich) i inni.
