Galaktyczny oddech potwora: Jak supermasywna czarna dziura wyrzuca nadmiar materii

Najnowsze badania ujawniają, że gwałtowny wzrost odległej supermasywnej czarnej dziury objawia się poprzez wyrzucanie nadmiaru materii w postaci szybkiego wiatru.

Wizja artystyczna strumienia materii wypływającego z supermasywnej czarnej dziury.
Źródło: NASA/JPL-Caltech

Artykuł opublikowany w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) po raz pierwszy opisuje, w jaki sposób nadmierne pochłanianie nowej materii przez czarną dziurę doprowadziło do wyrzucenia nadmiaru materii z prędkością prawie ⅓ prędkości światła.

Potężne wypływy zjonizowanego gazu są głównym przedmiotem zainteresowania obserwatorium rentgenowskiego XMM-Newton, odkąd zostały wykryte przez astronomów rentgenowskich z Leicester w 2001 roku, a następnie uznane za charakterystyczną cechę jasnych galaktyk aktywnych (ANG).

Czarna dziura powstaje, gdy odpowiednia ilość materii zostaje skoncentrowana w tak niewielkim obszarze, że jej siła grawitacji staje się na tyle potężna, iż nic – nawet światło – nie jest w stanie się z niej wydostać. Wielkość czarnej dziury zależy od jej masy; na przykład promień czarnej dziury o masie równej masie Słońca wynosi około 3 kilometry.

Prawdziwe – astrofizyczne – czarne dziury o masie gwiazdowej są powszechne w całej Galaktyce, często powstają w wyniku gwałtownego zapadnięcia się masywnej gwiazdy, podczas gdy supermasywne czarne dziury mogą czaić się w jądrach wszystkich galaktyk z wyjątkiem najmniejszych galaktyk zewnętrznych.

Naukowcy z Uniwersytetu w Leicester przeprowadzili w 2014 roku 5-tygodniowe badanie supermasywnej czarnej dziury w odległej galaktyce Seyferta PG1211+143, oddalonej o około 1,2 miliarda lat świetlnych, przy użyciu obserwatorium XMM-Newton, odkrywając sprzeczny z intuicją napływ materii, który dodał co najmniej 10 mas Ziemi do sąsiedztwa czarnej dziury, a pierścień materii gromadzącej się wokół czarnej dziury został następnie zidentyfikowany na podstawie jej przesunięcia ku czerwieni.

Ostatnia część tej historii donosi o potężnym nowym wypływie o prędkości 0,27 prędkości światła, który nastąpił kilka dni później, gdy energia grawitacyjna uwalniana w wyniku przyciągania pierścienia w kierunku czarnej dziury nagrzewa materię do kilku milionów stopni, a ciśnienie promieniowania wypycha nadmiar energii.

Profesor Ken Pounds z Wydziału Fizyki i Astronomii Uniwersytetu w Leicester, główny autor trzech artykułów, skomentował: Ustalenie bezpośredniego związku przyczynowo skutkowego między masywnym, przejściowym napływem i wynikającym z niego wypływem oferuje fascynującą perspektywę obserwowania wzrostu supermasywnej czarnej dziury poprzez regularne monitorowanie gorących, relatywistycznych wiatrów związanych z akrecją nowej materii.

PG1211+143 była celem astronomów rentgenowskich z Uniwersytetu w Leicester, korzystających z obserwatorium XMM-Newton, od momentu jego uruchomienia w grudniu 1999 roku. Pierwszym zaskoczeniem było wykrycie szybko poruszającego się, nieintuicyjnego wypływu, o prędkości 15% prędkości światła i zdolności do zakłócania procesów gwiazdotwórczych (a tym samym wzrostu) w galaktyce macierzystej. Późniejsze obserwacje wykazały, że takie wiatry są powszechną właściwością jasnych galaktyk aktywnych.

Dostępność jednoczesnych strumieni UV z Obserwatorium Swift była i pozostanie kluczowa dla zrozumienia procesu akrecji w supermasywnych czarnych dziurach.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Kosmiczna anomalia zwiastuje przerażającą przyszłość Drogi Mlecznej

Ponowna analiza danych z obserwacji supermasywnej czarnej dziury w Drodze Mlecznej

Ciemna materia i gwiazdy nie oddziałują ze sobą tak, jak wcześniej sądzono