eROSITA świadkiem przebudzenia masywnych czarnych dziur

Wykorzystując dane z przeglądu kosmicznego SRG/eROSITA, naukowcy z Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics znaleźli dwie wcześniej spokojne galaktyki, które teraz wykazują kwazi-okresowe erupcje. Jądra tych galaktyk rozświetlają się w promieniowaniu rentgenowskim co kilka godzin, osiągając szczytowe jasności porównywalne z jasnością całej galaktyki. Pochodzenie tego pulsującego zachowania jest niejasne. Możliwą przyczyną jest obiekt gwiazdowy orbitujący wokół centralnej czarnej dziury. Ponieważ galaktyki te są stosunkowo bliskie i małe, odkrycie to pomoże naukowcom lepiej zrozumieć, w jaki sposób czarne dziury są aktywowane w małomasywnych galaktykach.

Kwazary lub aktywne jądra galaktyk (AGN) często nazywane są latarniami morskimi odległego Wszechświata. Jasność ich obszaru centralnego, gdzie bardzo masywna czarna dziura akumuluje duże ilości materii, może być tysiące razy większa niż jasność galaktyki takiej jak nasza Droga Mleczna. Jednakże, w przeciwieństwie do latarni morskiej, AGN-y świecą w sposób ciągły.

W ogólnoeuropejskim przeglądzie eROSITA znaleźliśmy dwie wcześniej spokojne galaktyki z ogromnymi, prawie okresowymi, ostrymi impulsami w emisji promieniowania rentgenowskiego – mówi Riccardo Arcodia, doktorant w Instytucie Fizyki Pozaziemskiej Maxa Plancka (MPE), który jest pierwszym autorem pracy opublikowanej w Nature. Tego typu obiekty są dość nowe: wcześniej znane były tylko dwa takie źródła, znalezione albo przypadkowo, albo w danych archiwalnych w ciągu ostatnich kilku lat. Ponieważ ten nowy typ wybuchających źródeł wydaje się być charakterystyczny dla promieni X, postanowiliśmy użyć eROSITA jako ślepego badania i od razu znaleźliśmy dwa kolejne – dodaje.

Teleskop eROSITA skanuje obecnie całe niebo w promieniowaniu rentgenowskim, a ciągły strumień danych jest dobrze dostosowany do wyszukiwania zdarzeń przejściowych, takich jak te erupcje. Oba nowe źródła odkryte przez eROSITA wykazały dużą zmienność promieniowania X w ciągu zaledwie kilku godzin, co zostało potwierdzone przez kolejne obserwacje za pomocą teleskopów rentgenowskich XMM-Newton i NICER. W przeciwieństwie do dwóch znanych podobnych obiektów, nowe źródła odkryte przez eROSITA nie były wcześniej aktywnymi jądrami galaktyk.

To były normalne, przeciętne galaktyki o niskiej masie z nieaktywnymi czarnymi dziurami. Bez tych nagłych powtarzających się erupcji promieniowania rentgenowskiego zignorowalibyśmy je – wyjaśnia Andrea Merloni z MPE, główny badacz eROSITA. Naukowcy mają teraz szansę zbadać sąsiedztwo najmniejszych supermasywnych czarnych dziur. Mają one od 100 000 do 10 mln razy większą masę od naszego Słońca.

Kwazi-okresowa emisja, taka jak ta odkryta przez eROSITA, jest zwykle związana z układami podwójnymi. Jeżeli erupcje te są rzeczywiście wywoływane przez obecność orbitującego obiektu, to jego masa musi być znacznie mniejsza od masy czarnej dziury – rzędu gwiazdy lub nawet białego karła, który może być częściowo zaburzony przy każdym przejściu w pobliżu czarnej dziury przez ogromne siły pływowe.

Wciąż nie wiemy, co powoduje te erupcje promieniowania rentgenowskiego – przyznaje Arcodia. Ale wiemy, że sąsiedztwo czarnej dziury było do niedawna spokojne, więc do wywołania tych zjawisk nie jest wymagany istniejący wcześniej dysk akrecyjny, taki jak ten obecny w aktywnych galaktykach. Przyszłe obserwacje rentgenowskie pomogą ograniczyć lub wykluczyć scenariusz orbitującego obiektu oraz monitorować ewentualne zmiany w okresie orbitalnym. Tego rodzaju obiekty mogłyby być również obserwowalne za pomocą sygnałów fal grawitacyjnych, otwierając nowe możliwości w astrofizyce wielosensorowej.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
MPE

Vega

Na ilustracji: Obraz optyczny pierwszej galaktyki z kwazi-okresowymi wybuchami w danych eROSITA all-sky, rentgenowskie krzywe blasku z NICER są nałożone na zielono. Galaktyka zidentyfikowana jako 2MASS 02314715-1020112 przy przesunięciu ku czerwieni z~0,05. Źródło: MPE; obraz optyczny: DESI Legacy Imaging Surveys/D. Lang (Perimeter Institute).

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *