Tajemnicza siła niszczy plazmowy pierścień czarnej dziury potwora

Teleskopy na całym świecie obserwowały jasny błysk pojawiający się wokół odległej, supermasywnej czarnej dziury. A potem, bardzo szybko, zniknął.

Czarna dziura - ciężkie jądro galaktyki o nazwie 1ES 1927 + 654 - była widoczna z Ziemi z powodu jej korony, pierścienia przegrzanych cząstek wirujących wokół horyzontu zdarzeń lub punktu bez powrotu dla spadającej materii. W tym stanie rzeczy nie było nic specjalnego; w całej przestrzeni astronomowie mogą dostrzec supermasywne czarne dziury dzięki świecącym koronom. Korona ta została umieszczona wewnątrz pozornie zwykłego aktywnego jądra galaktycznego (AGN) lub większego obszaru gromad pyłu, gazu i gwiazd.

Ale w marcu 2018 roku korona tej czarnej dziury przez chwilę świeciła wyjątkowo jasno. All-Sky Automated Survey for Super-Novae (ASSASN), grupa 24 teleskopów Ohio State University na całym świecie, zaprojektowanych do polowania na supernowe, wykryła 40-krotny wzrost jasności.

„To był AGN, o którym w pewnym sensie wiedzieliśmy, ale nie był on szczególny” - powiedziała w oświadczeniu Erin Kara, fizyk z MIT i główna autorka artykułu o tym wydarzeniu. „Potem zauważyli, że ten zwykły AGN stał się nagle jasny, co zwróciło naszą uwagę, i zaczęliśmy kierować na niego wiele innych teleskopów na wielu innych długościach fal”.

Po zapaleniu się AGN nagle przygasło. Czarna dziura w jej centrum - którą najlepiej widać za pomocą teleskopów rentgenowskich - wydawała się być 10000 razy mniej jasna w mniej niż rok.

„Spodziewamy się, że tak duże zmiany jasności powinny różnić się w skali czasu od wielu tysięcy do milionów lat” - powiedziała Kara. W międzyczasie ten region: „Ale w tym obiekcie widzieliśmy, jak zmieniał się o 10 000 w ciągu roku, a nawet zmienił się stukrotnie w ciągu ośmiu godzin, co jest całkowicie niespotykane i naprawdę zadziwiające”.

Związane z: 9 faktów na temat czarnych dziur, które oszaleją

Jednak ściemnianie nie trwało. Po początkowym 8-godzinnym okresie ściemniania korona przygasała przez większą część następnego roku. Następnie w ciągu zaledwie kilku miesięcy czarna dziura ponownie się zaświeciła. Teraz wygląda prawie dokładnie tak samo, jak przed błyskiem i zniknięciem korony.

Więc co się stało?

Naukowcy nie są pewni, ale Kara i jej koledzy mają teorię.

Czarne dziury dostrzegamy głównie dzięki ich dyskom akrecyjnym, wirującym wokół nich pierścieniom materii, z których korona jest najbardziej wewnętrzną, najszybciej poruszającą się częścią.

Czarne dziury odżywiają się i rosną, popijając z dysków akrecyjnych. Trudno jest, aby cokolwiek przeleciało bezpośrednio przez horyzont zdarzeń bez uprzedniego rozbicia się i spędzenia czasu na kręceniu się wokół niego. (Odnosi się to do każdego ciężkiego obiektu w kosmosie; na przykład znacznie trudniej jest wpaść w słońce niż okrążać je.) Wiele materii z dysku akrecyjnego ostatecznie wpada do czarnej dziury, ale tylko po długim okresie okrążania odpływu.

-Wszechświat: Big Bang do teraz w 10 prostych krokach

-15 najdziwniejszych galaktyk w naszym wszechświecie

-101 zdjęć astronomicznych, które zachwycą

Aby coś wypadło z dysku akrecyjnego i wpadło do czarnej dziury, fizycy myślą, że coś musi popchnąć ten obiekt. Zwykle winowajcą są turbulencje. Ale jeśli coś ciężkiego, prawdopodobnie gwiazda, uderzyło w koronę 1ES 1927 + 654, gwiazda mogłaby się rozpaść i zakłócić dysk akrecyjny na tyle, by wbić orbitującą materię w czarną całość naraz. Naukowcy nazywają takie zdarzenia „zakłóceniami pływowymi”.

W takim przypadku pierwszym jasnym błyskiem prawdopodobnie byłaby gwiazda pękająca, gdy uderzyła w koronę. Ogromna grawitacja czarnej dziury przytłoczyłaby grawitację trzymającą gwiazdę razem, rozrywając ją na strzępy.

Gwałtowny 8-godzinny spadek jasności byłby początkowym rozerwaniem dysku akrecyjnego przez fale. Cała wiązka gazu, pyłu i plazmy, która krążyła po równych kręgach przed pojawieniem się gwiazdy, wypadłaby za horyzont zdarzeń naraz - uderzona zderzeniem z gwiazdą. A potem dalsze ściemnianie w ciągu kilku miesięcy byłoby pozostałą, popychaną materią wypadającą z niestabilnej orbity.

Związane z: 18 największych nierozwiązanych zagadek w fizyce

Gwiazda zbuntowana mogłaby również zakłócić linie pola magnetycznego wokół czarnej dziury. Pole magnetyczne czarnej dziury może pomóc w utrzymaniu wysokoenergetycznej korony - linii pola magnetycznego utrzymujących w miejscu wirującą, wysokoenergetyczną materię… Zderzenie z gwiazdą może zakłócić to pole na tyle, że korona się rozpadnie.

Jeśli tak się tutaj stało, to wielka sprawa.

Naukowcy nie rozumieją wielu informacji na temat koron czarnych dziur, w tym lokalizacji linii pola magnetycznego, które utrzymują je w stanie nienaruszonym. Wiedzą jednak, że czarna dziura wielkości 1ES 1927 + 654 musiałaby zbliżyć się na odległość około 45 milionów mil (75 milionów kilometrów) od samej osobliwości, aby zostać wciągnięta. To niewiele dalej niż odległość od Merkurego do słońce.

Jeśli gwiazda zakłóciła pole magnetyczne czarnej dziury po rozpadzie w tej odległości, sugeruje to, że linie korony i pola magnetycznego również znajdują się mniej więcej tak daleko od czarnej dziury. Z Ziemi korony czarnych dziur znajdują się zbyt blisko swoich centralnych osobliwości, aby bezpośrednio zmierzyć odległości. Więc to wielka sprawa.

„Biorąc pod uwagę, że zdarzenie to nastąpiło w wyniku rozerwania pływów gwiezdnych, byłyby to jedne z najsurowszych ograniczeń, jakie mamy co do tego, gdzie musi istnieć korona” - powiedziała Kara. „Chcemy mieć go na oku.… Nadal jest w tym niezwykłym, wysokim strumieniu i może znów zrobi coś szalonego, więc nie chcemy tego przegapić”.