Massivt svart hål Väckande kastar ljus på galaktiskt beteende

En galax som heter SDSS1335+0728 har visat kontinuerlig ljusning sedan 2019, tillskrivet aktiveringen av dess centrala supermassiva svarta hål, vilket kastar ljus över hur galaktiska kärnor blir aktiva. Kredit: ESO/M. Kornmesser

Galaxen SDSS1335+0728, observerad av Very Large Telescope och andra, har uppvisat oöverträffade ljusstyrkaförändringar sedan december 2019, troligen på grund av aktiveringen av ett supermassivt svart hål i dess centrum.

Denna pågående ljusning erbjuder en unik möjlighet att studera övergången från ett vilande tillstånd till en aktiv galaktisk kärna, vilket är en avgörande fas som de flesta galaxer med centrala svarta hål genomgår.

Observationer från flera teleskop, inklusive European Southern Observatory's Very Large Telescope (VLT) i Atacamaöknen i Chile, visar en galax som genomgår dramatiska förändringar under de senaste åren. Dessa dramatiska förändringar i ljusstyrka började i december 2019, ett fenomen som först uppmärksammades av Zwicky Transient Facility (ZTF), som arbetar från 48-tums Samuel Oschin-teleskopet vid Caltechs Palomar-observatorium.

Olika fenomen kan orsaka en tillfällig ökning av ljusstyrkan i en galax, inklusive supernovaexplosioner eller tidvattenavbrott (när en stjärna slits isär när den passerar nära ett supermassivt svart hål). Men beteendet hos denna galax, kallad SDSS1335+0728, är nytt, åtminstone jämfört med tidigare observationer. Istället för att bli ljusare tillfälligt, i dussintals eller några hundra dagar, växer galaxen fortfarande ljusare idag, mer än fyra år efter att förändringen först observerades.

Den här videon zoomar in på galaxen SDSS1335+0728, som i slutet av 2019 plötsligt började lysa starkare än någonsin tidigare och klassificerades som att ha en aktiv galaktisk kärna. En infällning i slutet av videon visar en artists animering av det massiva svarta hålet i mitten av galaxen, med den växande skivan av material som dras in av det svarta hålet när den matar på den gas som finns tillgänglig i dess omgivningar. Det här är första gången som uppvaknandet av ett massivt svart hål har observerats i realtid.

Den mest troliga förklaringen till detta beteende är att ett svart hål tänds i mitten av SDSS1335+0728, även om andra förklaringar ännu inte har uteslutits. När supermassiva svarta hål som detta tänds kallas de för aktiva galaktiska kärnor.

"Vi har hittat flera miljoner aktiva galaktiska kärnor hittills, och med den nya generationen av tidsdomänhimmelundersökningar som den på ZTF, har vi hittat omkring 700 som förändras avsevärt i ljusstyrka," Matthew Graham, forskningsprofessor i astronomi vid Caltech och projektforskare för ZTF, förklarar. "Men hittills har vi inte observerat några galaktiska kärnor som är i själva processen att slås på, att övergå från ett vilotillstånd till ett aktivt tillstånd med material som faller in i det supermassiva svarta hålet i hjärtat av galaxen."

Denna konstnärs intryck visar två steg i bildandet av en skiva av gas och damm runt det massiva svarta hålet i mitten av galaxen SDSS1335+0728. Kärnan i denna galax lyste upp 2019 och fortsätter att lysa upp idag – första gången vi observerar ett massivt svart hål bli aktivt i realtid. Kredit: ESO/M. Kornmesser

Nya observationer från ESO:s VLT och andra platser visar att SDSS1335+0728 strålar ut mer ultraviolett, optiskt och infrarött ljus, och nu senast röntgenstrålar.

"Så långt vi kan säga," säger Graham, "är det inget särskilt ovanligt med denna galax. Vi har precis fångat det i ett lite unikt ögonblick. Vi förväntar oss att de flesta galaxer går igenom en fas som denna eftersom de flesta galaxer har ett supermassivt svart hål i mitten. Ytterligare studier av denna galax kommer att hjälpa oss att bättre förstå denna process och även hjälpa oss att hitta andra exempel.”

Denna animation visar den växande skivan av material runt det massiva svarta hålet i mitten av galaxen SDSS1335+0728. I slutet av 2019 började denna galax plötsligt lysa starkare än någonsin tidigare och klassificerades som en aktiv galaktisk kärna, som drivs av det centrala svarta hålet som matar det omgivande materialet. Kredit: ESO/M. Kornmesser