Tavaly a csillagászok nyugodt fekete lyukat fedeztek fel egy távoli galaxisban, amely felbomlott és elhaladó csillagot fogyasztott fel. Most a kutatók azonosítottak egy megkülönböztető röntgenjelet, amelyet a kitörést követő napokban figyeltünk meg, és amely a fekete lyukba eső küszöbön lévő anyagból származik.
Ez a kvázi-periódusos oszcillációnak vagy QPO-nak nevezett visszajelző jel az akkreditációs korongok jellemző tulajdonsága, amelyek gyakran körülveszik az univerzum legkompaktabb tárgyait - fehér törpe csillagokat, neutron csillagokat és fekete lyukakat. A QPO-kat sok csillagtömegű fekete lyukban megfigyelték, és ijesztõ bizonyítékok vannak néhány fekete lyukban, amelyek középtömegû tömege a nap 100–100 000-szerese lehet.
Az új felfedezésig a QPO-kat csak egy szupermasszív fekete lyuk körül detektálták - ez a típus több millió napelemet tartalmaz és a galaxisok központjában található. Ez az objektum a Seyfert típusú REJ 1034 + 396 galaxis, amely 576 millió fényév távolságban viszonylag közel van.
„Ez a felfedezés kiterjeszti elérését egy milliárd fényév távolságban lévő fekete lyuk legbelső széléhez, ami valóban elképesztő. Ez lehetőséget ad nekünk a fekete lyukak természetének felfedezésére és Einstein relativitáselméletének kipróbálására abban az időben, amikor az univerzum nagyon más volt, mint manapság. ”- mondta Rubens Reis, a Michigan-i Egyetem Ann Arborban működő Einstein posztdoktori ösztöndíjasa. Reis vezette azt a csoportot, amely a Suzaku és az XMM-Newton röntgen-távcsövek keringő adatainak segítségével fedezte fel a QPO-jelet - ezt a megállapítást egy, a Science Expressben ma közzétett tanulmány ismerteti.
A Swift J1644 + 57 néven ismert röntgenforrást - annak csillagászati koordinátáit követően a Draco csillagképben - 2011. március 28-án fedezték fel a NASA Swift műholdja által. Eredetileg azt feltételezték, hogy egy általánosabb kitörésnek nevezik gamma-sugárkitörésnek, de fokozatos eltűnése nem hasonlított össze a fentiekkel. A csillagászok hamarosan arra gondoltak, hogy egy valóban rendkívüli esemény következményei voltak - egy távoli galaxis alvó fekete lyukának felébresztése, amikor az összetört és egy elhaladó csillagot felszaporított. A galaxis olyan messze van, hogy az esemény fényének 3,9 milliárd évvel kellett eljutnia, mielőtt elérte a Földet.
Videóinformációk: 2011. március 28-án a NASA Swift intenzív röntgenfényeket észlelt, amelyeket feltételezhetően egy csillagot emésztő fekete lyuk okozott. Az egyik itt bemutatott modellben egy excentrikus pályán lévő napszerű csillag túl közel esik a galaxis központi fekete lyukjához. A csillag tömegének körülbelül fele tápláléklemezt táplál a fekete lyuk körül, amely viszont egy részecskesugarat hajt meg, amely a Föld felé sugárzik. Kredit: A NASA Goddard űrrepülési központja / Conceptual Image Lab
A csillag intenzív árapályokat tapasztalt, amikor elérte a fekete lyukhoz legközelebbi pontot, és gyorsan szétesett. Gázának egy része a fekete lyuk felé esett, és környékén korongot képez. A lemez legbelső részét gyorsan felmelegített több millió fokos hőmérsékletre, amely elég meleg ahhoz, hogy röntgenfelvételeket bocsásson ki. Ugyanakkor a még mindig nem teljesen megértett folyamatokkal ellentétes irányú fúvókák merőlegesek a fekete lyuk közelében kialakított korongra. Ezek a fúvókák a fekete lyuk forgástengelye mentén a fénysebesség 90% -át meghaladó sebességgel kifelé robbanták az anyagot. Ezen fúvókák egyike történt, hogy egyenesen a Földre mutat.
Kilenc nappal a kitörés után Reis, Strohmayer és munkatársaik megfigyelték a Swift J1644 + 57-et, Suzaku segítségével, egy röntgen-műhold segítségével, amelyet a Japán Repülési és Kutatási Ügynökség működött a NASA részvételével. Körülbelül tíz nappal később hosszabb megfigyelési kampányt indítottak az Európai Űrügynökség XMM-Newton obszervatóriumán keresztül.
„Mivel a sugárhajtású anyag annyira gyorsan mozog, és szinte a látóvonalunkhoz van szöget zárva, a relativitáshatások annyira növelték a röntgenjelet, hogy el tudjuk érni a QPO-t, amelyet egyébként nehéz lenne olyan nagy távolságra felismerni. ”- mondta Tod Strohmayer, asztrofizikus és a tanulmány társszerzője a NASA Goddard űrrepülési központjában, Greenbeltben, Md.
Mivel a forró gáz a belső lemezen egy fekete lyuk felé spirálisan spirálisan megy keresztül, eléri azt a pontot, amelyet a csillagászok a legbelső stabil körkörös pályára (ISCO) hivatkoznak. A fekete lyukhoz közelebb eső gáz gyorsan belemerül az eseményhorizontba, a visszatérés pontjába. A befelé spirális gáz felhalmozódik az ISCO környékén, ahol óriási melegszik és röntgen sugarakat sugároz. Ezen röntgen fényereje olyan mintázatban változik, amely szinte szabályos időközönként megismétlődik, és így QPO jelet hoz létre.
Az adatok azt mutatják, hogy a Swift J1644 + 57 QPO sebessége 3,5 percenként megáll, és a forrásrészét 2,2 és 5,8 millió mérföld (4–9,3 millió km) távolságra helyezi a fekete lyuk központjától, a pontos távolság attól függően, hogy milyen gyorsan megy a fekete lyuk forog. A perspektíva szerint a maximális távolság csak a nap átmérőjének körülbelül hatszorosa. A QPO régió és az eseményhorizont közötti távolság szintén függ a forgási sebességtől, de ha a fekete lyuk a maximális sebesség elmélete szerint forog, a horizont éppen az ISCO belsejében található.
"A QPO-k információkat küldnek a fekete lyuk legszélső részéből, ahol a relativitáshatás a legszélsőségesebbé válik" - mondta Reis. "Az a képesség, hogy ilyen hatalmas távolságon keresztül betekintést nyerjenek ezekbe a folyamatokba, valóban gyönyörű eredmény és nagy ígéretet jelent."
Vezető képaláírás: Ez az ábra kiemeli a Swift J1644 + 57 főbb jellemzőit, és összefoglalja, amit a csillagászok fedeztek fel róla. Hitel: A NASA Goddard űrrepülési központja
