Dzięki danym uzyskanym z kosmicznego teleskopu Chandra, astronomowie zdobyli dowody na to, że supermasywna czarna dziura wybuchała wielokrotnie na przestrzeni 50 milionów lat.
Naukowcy odkryli historię wybuchającej czarnej dziury badając NGC 5813, grupę galaktyk zlokalizowaną 105 mln lat świetlnych od Ziemi. Te obserwacje z teleskopu Chandra są najdłużej trwającymi w historii wykonanymi na grupie galaktyk i zajęły ponad tydzień. Zdjęcie jest połączeniem obrazów wykonanych w promieniach rentgenowskich (kolor fioletowy) oraz w świetle widzialnym (kolory czerwony, zielony i niebieski). Grupa galaktyk przypomina gromadę galaktyk, ale jest mniej liczna - składa się z kilkudziesięciu galaktyk. Podobnie jak gromada, grupa galaktyk jest najczęściej otoczona kokonem gorącego gazu, który emituje promieniowanie X.
Wirowanie czarnej dziury, połączone ze spiralnym opadaniem gazu w jej kierunku (akrecją) może wytworzyć rotujące, ciasno nawinięte pola magnetyczne. Powoduje ono wyrzut dużej części gazu napływającego z pobliskiej czarnej dziury w formie wysoce energetycznego, poruszającego się z relatywistyczną prędkością strumienia materii.
Naukowcy byli w stanie określić czas trwania wybuchu czarnej dziury badając gigantyczną bańkę gazu w NGC 5813, o temperaturze wielu milionów stopni. Bańka taka powstaje, gdy dżety z supermasywnej czarnej dziury wywołają falę uderzeniową. Rozpycha ona gaz tworząc ogromną dziurę (pustkę). Ostatnie obserwacje Chandry wykryły trzy pary takich dziur po obu stronach dysku akrecyjnego (oprócz dwóch odkrytych poprzednio). Odpowiadają one trzem wyraźnym wybuchom w pobliżu centralnej czarnej dziury. Jest to największa liczba takich pustek odkryta kiedykolwiek w grupie czy gromadzie galaktyk. Podobnie jak bąbel rzadkiego powietrza umieszczony na powierzchni wody unosi się i ekspanduje, wielki ubytek materii w NGC 5813 także hydrostatycznie unosi się, oddala od czarnej dziury i zwiększa objętość.
Aby lepiej zrozumieć specyfikę wybuchów tej czarnej dziury, astronomowie badali trzy pary “bąbli” i odkryli, że ilość energii koniecznej do wytworzenia takiej pary w pobliżu czarnej dziury jest niższa, niż energia która wyprodukowała dwie wcześniejsze pary. Wiemy jednak, że tempo produkcji energii jest takie samo dla wszystkich par. Wskazuje to, że wybuchy powiązane z wewnętrzną parą bąbli wciąż trwają. Każda z par jest powiązana z szokiem widocznym jako ostra krawędź na zdjęciu w promieniach X. Ten szok, analogiczny do fali uderzeniowej naddźwiękowego samolotu, ogrzewa gaz zapobiegając ochłodzeniu większości z pustek i tworzy dużą liczbę nowych gwiazd. Bliższe badania ujawniają, że fronty uderzeniowe są w rzeczywistości nieco rozmyte (nieostre). Może być to spowodowane przez turbulencje w gorącym gazie. Astronomowie określili prędkość ekspandującego gazu na 258.000 km/h, co jest zgodne z przewidywaniami modeli teoretycznych i szacunkami opartymi na obserwacjach rentgenowskich gorącego gazu w pozostałych grupach i gromadach galaktyk.
Więcej informacji:
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
Chandra
Na zdjęciu: NGC 5813 z widocznymi bąblami - kompozycja obrazów uzyskana z połączenia obserwacji w promieniach X i świetle widzialnym.
Źródło: Promienie X: NASA/CXC/SAO/S.Randall i inni, Optyczne: SDSS
Seria eksplozji w pobliżu supermasywnej czarnej dziury
