Nieaktywna czarna dziura pożera gwiazdy, stając się rentgenowską latarką

Około 3,9 miliarda lat temu, w sercu ogromnej galaktyki, intensywne pływy z monstrualnej czarnej dziury rozerwały gwiazdę, która zbytnio się do niej zbliżyła. Podczas tego zdarzenia wytworzyło się promieniowanie rentgenowskie, które dotarło do Ziemi 28 marca 2011 roku i było obserwowane m.in. przez satelitę NASA Swift. W ciągu kilku dni naukowcy stwierdzili, że wybuch, znany obecnie jako Swift J1644+57 to nic innego, jak poświata od rozerwanej gwiazdy oraz gwałtownego rozgrzania się wcześniej nieaktywnej czarnej dziury.

Teraz naukowcy wykorzystując archiwalne dane z teleskopów Swift, XMM-Newton oraz Suzaku zidentyfikowali echa rozbłysków rentgenowskich wybuchających podczas tego zdarzenia. Zespół astronomów wykorzystał owe pogłosy po raz pierwszy do mapowania przepływu gazu w pobliżu nowo aktywowanej czarnej dziury.

Astronomowie jeszcze nie wiedzą, co powoduje rozbłyski promieniowania rentgenowskiego w pobliżu czarnej dziury, ale mogą wykryć jego echo. Technika, za pomocą której to wykrywają nazywa się mapowaniem pogłosu (echa) rentgenowskiego. Metody tej w przeszłości użyto do badania stabilnych dysków wokół czarnych dziur, ale pierwszy raz wykorzystaną ją do nowo powstałego dysku wytworzonego przez zakłócenia pływowe.

Szczątki gwiazdy opadają w kierunku czarnej dziury tworząc dysk akrecyjny. Tam gaz jest kompresowany i podgrzewany do temperatury milionów stopni, zanim w końcu rozleje się wokół horyzontu zdarzeń czarnej dziury, punktu, spoza którego nic nie może uciec, a którego astronomowie nie mogą obserwować. Dysk akrecyjny Swift J1644+57 był grubszy, bardziej chaotyczny, niż stabilne dyski, które miały czas na osiedlenie się.

Niespodzianką w badaniach jest fakt, że wysokoenergetyczne promieniowanie rentgenowskie pojawia się z wewnętrznej części dysku akrecyjnego. Astronomowie sądzili, że większość tych emisji pochodzi z wąskiego strumienia cząstek przyspieszanych do prędkości bliskich prędkości światła. W balazarach, najbardziej świecącej klasie galaktyk zasilanych przez czarne dziury, to dżety wytwarzają większość wysokoenergetycznej emisji.

Astronomowie obserwują dżet ze Swift J1644+57, ale promienie rentgenowskie pochodzą ze zwartego regionu w pobliżu czarnej dziury, u podstaw stromego leja opadającego gazu. Gaz wytwarzający echa płynie na zewnątrz wzdłuż powierzchni leja z szybkością odpowiadającą połowie prędkości światła.

Promienie X pochodzące z pobliża czarnej dziury pobudzają jony żelaza w wirującym gazie, doprowadzając do jego fluktuacji z charakterystycznym blaskiem wysokich energii, zwanych żelazową emisją linii K. Gdy rozbłysk rentgenowski słabnie, gaz zawraca z krótkim opóźnieniem, w zależności od odległości od źródła. Bezpośrednie światło z flary ma inne właściwości niż echa, a astronomowie mogą wykryć pogłosy monitorując, w jaki sposób jasność zmienia się w różnych energiach rentgenowskich. Astronomowie szacują, że masa czarnej dziury Swift J1644+57 jest około milion razy większa od masy Słońca, ale nie zmierzyli jej spinu.

Źródło:
NASA

Urania - Postępy Astronomii