Egy veszélyes úton haladó csillag rendszeres táplálékot nyújt a fekete lyuknak

A technikusok teszteket végeznek az eROSITA német építésű röntgensugár teleszkópon a tisztatérben, hogy 2019-ben elindítsák.

A MIT Földönkívüli Fizikai Intézetének tudósai egy érdekes ismétlődő eseményt talált az eROSITA vizsgálattal. Egy máskülönben csendes galaxisban, egy röntgen fellobbanás ismétlődik minden 220 - ik évente, ami azt mutatja, hogy egy csillag a központi fekete lyuk körül keringve táplálja a gravitációs monstrumot a rákövetkező pályákon. Az ilyen események hatékony eszközök lehetnek, hogy felfedezzék a gyarapodási folyamatot és szupermasszív fekete lyuk körüli gravitációs mezőt más galaxisokban. A felfedezéseket az Astronomy & Astrophysics magazinban publukálták.

A legtöbb galaxis közepén van egy szupermasszív fekete lyuk, és a megfigyelések a gazda galaxis és a központi fekete lyuk szimbiotikus növekedését sugallják. Ezek a tanulmányok főleg az aktív galaxisokra koncentrálnak, azaz azokra, ahol a központi fekete lyuk folyamatosan nagy mennyiségű anyagot egyesít, ami felmelegszik és nagyon fényesen ragyog. Ezeket az aktív galaxisokat (vagy aktív galaktikus magok) azonban létszámban nagyban felülmúlják a csendes galaxisok, amelyekben sokkal nehezebb bizonyítani a nukleáris szupermasszív fekete lyuk jelenlétét.

Alkalmanként egy csillag túl közel vándorolhat a központi fekete lyukhoz egy galaxisban és annak erős árapály erői széttépik, az úgynevezett árapály szétszakítási eseményben. Ezeknek az eseményeknek az eredménye, hogy a csillag anyagot veszít, ami anyag a fekete lyukat növeli, átmenetileg növelve a gravitációs monstrum tüzelési fokát, és miközben a fekete lyuk a csillag anyagot elfogyasztja, röntgen fellobbanást hoz létre.

Az új, J0456-20 forrás fénygörbéje négy eltérő fázist mutat: a röntgensugár fluxus plató fázis körülbelül 2 hónapig tart, aztán gyorsan csökken (100 faktorral) egy héten belül. Ezt egy halvány röntgensugár szakasz követi körülbelül 2-3 hónappal azelőtt, hogy a röntgensugár emelkedési fázisba kezd újra. A teljes ciklus körülbelül 220 napig tart. Forrás: https://phys.org/news/2023-01-star-dangerous-path-regular-meals.html

Az árapály szétszakadási események ritkák, galaxisonként durván 10.000 évente egyszer történik, és a mai napig a legtöbb megfigyelt jelölt egyszeri esemény, amik csak egy felvillanást mutatnak, ami a csillag rombolás következménye. Mostanában néhány átmeneti jelenséget jelentettek, amik periodikus vagy ismétlődő fellobbanásokat mutatnak. Ezeket olyan csillagok okozzák, amik szerencsésen túlélik első találkozásukat. Ahelyett, hogy teljesen szétszakadnának, a maradvány kering a szupermasszív fekete lyuk körül, külső rétegeinek részeit elveszíti és tüzeli a fekete lyukat minden egyes szakasszal.

"Az ilyen ismétlődő részleges szétszakadási események hatékony eszközök lehetnek, hogy felfedezzük a szupermasszív fekete lyukak körüli akkréciós folyamatot. Az eROSITA vizsgálattal egy nagyon érdekes ismétlődő nukleáris átmeneti jelenséget fedeztünk fel egy máskülönben csendes galaxisban. " - mutat rá Zhu Liu, a tanulmány vezető szerzője a MIT Földönkívüli Fizikai Intézettől.

Az eROSITA röntgen teleszkóp sokszorosan megfigyel minden pozíciót az égen, ezáltal feltár nagy energiájú átmeneti jelenségeket a galaxisban, amik nem mutatnak elsődleges aktivitási jeleket a középpontjukban. Az új, 2021 februárjában felfedezett forrás, a J0456-20, egy csendes galaxisban helyezkedik el, körülbelül 1 billó fényévvel arrébb. Ez az eROSITA által látott egyik legváltozatosabb röntgensugár forrás, melynek 1 héten belül a röntgensugár fluxusa 100 faktorral esik.

Összesen, a csillagászok 3 teljes ismétlődő röntgensugár fellobbanást figyeltek meg a forrásból, körülbelül 220 napos ismétlődéssel. A nyomonkövető optikai megfigyelések egy tipikus csendes galaxist mutattak, míg az ismétlődő röntgensugár fellobbanások erősen azt sugallják, hogy ez egy ismétlődő részleges árapály szétszakadási esemény.

A technikusok teszteket végeznek az eROSITA német építésű röntgensugár teleszkópon a tisztatérben, hogy 2019-ben elindítsák. Forrás: https://supernova.eso.org/exhibition/images/0811_E2/

"Úgy becsüljük, hogy a fekete lyuk körül keringve a csillag a tömegéből a Napunk 5%, 1.5 %, és 0.5 %-ával egyenlő tömeget veszít az első, második, és harmadik látogatásakor, egyenként. Ezek a veszteségek elég kicsik ahhoz, hogy a csillag túlélhessen számtalan részleges szétszakadási epizódot." - magyarázza Adam Malyali a MIT Földönkívüli Fizikai Intézettől.

Az ausztrál ACTA létesítménnyel együttműködésben a tudósok felfedeztek a J0456-20-bó jövő átmeneti rádió kibocsátásokat, azt mutatva, hogy gáz, vagy sugár áramlik ki. A jellemző röntgensugár evolúcióval együtt, lenyűgöző bizonyíték van a szupermasszív fekete lyuk körüli akrkéciós lemez szerkezetében történő változásokra.

Ez a skicc az események sorozatát mutatja, amik megmagyarázzák a fénygörbe evolúcióját a J0456-20-ban: Egy csillag részben szétszakad, amikor túl közel jön egy szupermasszív fekete lyukhoz (fent). A csillagpor egy akkréciós lemezt formál (kék) az akkréciós folyamatban különböző szakaszokban (1-5) változó kibocsátási jelekkel. Végül az üzemanyag teljesen kimerül (6) és nincs több röntgensugár fellobbanás észlelés. Forrás: https://phys.org/news/2023-01-star-dangerous-path-regular-meals.html

"Több nyomonkövető megfigyelésre van szükség, hogy leszögezzük a fizikai folyamatok pontos részleteit. Mindazonáltal, ennek az ismétlődő röntgensugár eseménynek a felfedezése már nyújt szilárd bizonyítékot, hogy léteznek szupermasszív fekete lyukak körül keringő, szorosan kötött csillagok a Tejút galaxisunkon túl. Ez ideális laboratóriumokat kínál, hogy teszteljük az általános relativitáselméletet az erős mezejű rendszerben." - mondja Andrea Merloni, eROSITA fő kutatója.

Az eROSITA már talált más ismétlődő röntgensugár forrásokat, például két kváziperiodikus kitörést az AGN-ben. A tudósok arra számítanak, hogy a jövőben felfedeznek több eseményt az eROSITA-val, és a közelgő Einstein Probe misszióval.

(Forrás: https://phys.org/news)