Masywna czarna dziura obudzenie rzuca światło na zachowanie galaktyki

Gałaktyka o nazwie SDSS1335+0728 wykazuje ciągłe rozjaśnienie od 2019 roku, które przypisuje się aktywacji jej centralnej supermasywnej czarnej dziury, rzucając światło na to, w jaki sposób jądra galaktyk stają się aktywne. Kredyt: ESO/M. Kornmesser

Galaktyka SDSS1335+0728, obserwowana przez Teleskop Bardzo Duży i inne, wykazuje niezwykłe zmiany jasności od grudnia 2019 roku, najprawdopodobniej spowodowane aktywacją supermasywnej czarnej dziury w jej centrum.

To ciągłe rozjaśnienie daje unikalną możliwość zbadania przejścia z stanu spoczynkowego do aktywnego jądra galaktyki, co jest kluczową fazą, przez którą przechodzi większość galaktyk z centralnymi czarnymi dziurami.

Obserwacje z kilku teleskopów, w tym z Teleskopu Bardzo Dużego (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego w pustyni Atakama w Chile, pokazują, że galaktyka przechodzi dramatyczne zmiany od kilku ostatnich lat. Te dramatyczne zmiany w jasności rozpoczęły się w grudniu 2019 roku, zjawisko po raz pierwszy zauważone przez ośrodek Zjawisk Przejściowych Zwicky'ego (ZTF), który działa z teleskopu 48-calowego Samuela Ochina na Obserwatorium Palomar Uniwersytetu Kalifornijskiego w Technologii (Caltech).

Różne zjawiska mogą spowodować tymczasowy wzrost jasności w galaktyce, w tym wybuchy supernowych lub rozpraszania pływowych (gdy gwiazda zostaje rozszarpana, gdy przechodzi blisko supermasywnej czarnej dziury). Ale zachowanie tej galaktyki, nazwanej SDSS1335+0728, jest nowatorskie, przynajmniej w porównaniu z poprzednimi obserwacjami. Zamiast tymczasowego rozjaśnienia na kilkadziesiąt lub kilkaset dni, galaktyka nadal staje się jaśniejsza dziś, ponad cztery lata po pierwszym zauważeniu zmiany.

To wideo przybliża galaktykę SDSS1335+0728, która pod koniec 2019 roku nagle zaczęła świecić jaśniej niż kiedykolwiek przedtem i została sklasyfikowana jako mająca aktywne jądro galaktyczne. Wstawka na końcu wideo pokazuje animację artystyczną masywnej czarnej dziury w centrum galaktyki, z rozwijającym się dyskiem materiału przyciąganego przez czarną dziurę podczas gdy pobiera gaz dostępny w jej otoczeniu. Jest to pierwszy raz, kiedy obserwowano ożywienie masywnej czarnej dziury w czasie rzeczywistym.

Najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem tego zachowania jest włączenie czarnej dziury w centrum SDSS1335+0728, chociaż inne wyjaśnienia jeszcze nie zostały wykluczone. Kiedy supermasywne czarne dziury takie jak ta się włączają, są one określane jako aktywne jądra galaktyczne.

„Do tej pory znaleźliśmy kilka milionów aktywnych jąder galaktycznych, a dzięki nowej generacji przeglądów nieba w dziedzinie czasu takich jak ZTF, znaleźliśmy około 700, które znacząco się zmieniają w jasności," wyjaśnia Matthew Graham, profesor badawczy astronomii w Caltech i naukowiec projektu ZTF. „Ale dotychczas nie obserwowaliśmy żadnych jąder galaktycznych, które w rzeczywistości przechodziłyby przez proces włączania, czyli ze stanu spoczynkowego w stan aktywny z materiałem opadającym do supermasywnej czarnej dziury w sercu galaktyki.”

W tej animacji pokazane są dwa etapy formowania się dysku z gazu i pyłu wokół masywnej czarnej dziury w centrum galaktyki SDSS1335+0728. Jądro tej galaktyki rozświetliło się w 2019 roku i do dziś jaszczeje — po raz pierwszy obserwujemy, jak masywna czarna dziura staje się aktywna w czasie rzeczywistym. Kredyt: ESO/M. Kornmesser

Nowe obserwacje z VLT ESO i innych miejsc pokazują, że SDSS1335+0728 emituje więcej światła ultrafioletowego, optycznego i podczerwonego, a niedawno także promieni rentgenowskich.

„O ile możemy stwierdzić,” mówi Graham, „nie ma niczego szczególnie nietypowego w tej galaktyce. Po prostu złapaliśmy ją w dość wyjątkowym momencie. Spodziewamy się, że większość galaktyk przechodzi przez fazę taką jak ta, ponieważ większość galaktyk ma supermasywną czarną dziurę w swoim centrum. Dalsze badania tej galaktyki pomogą nam lepiej zrozumieć ten proces i pomogą nam znaleźć inne przykłady.”

Ta animacja przedstawia rosnący dysk materiału wokół masywnej czarnej dziury w centrum galaktyki SDSS1335+0728. Pod koniec 2019 roku ta galaktyka nagle zaczęła świecić jaśniej niż kiedykolwiek przedtem i została sklasyfikowana jako posiadająca aktywne jądro galaktyczne, zasilane przez centralną czarną dziurę pobierającą materię otaczającą. Kredyt: ESO/M. Kornmesser

Ta praca badawcza została opublikowana w Astronomy & Astrophysics pod tytułem „SDSS1335+0728: The awakening of a ∼106M⊙ black hole.”

Aby uzyskać więcej informacji na temat tej pracy badawczej, zobacz Witnessing a Massive Black Hole’s Dramatic Awakening.