Astronomer har fanget et monster-sort hul i at spise en stjerne. Men, siger de, stjerner er ikke standardpris for sorte huller.
Et snapshot-billede fra en computersimulering af en stjerne forstyrret af et supermassivt sort hul. De røde oransje hul viser stjernestøvet efter dets passage nær det sorte hul (beliggende tæt på billedets nederste venstre hjørne). Cirka halvdelen af den forstyrrede stjerne bevæger sig i elliptiske baner rundt om det sorte hul og danner en akkretionsskive, der til sidst lyser lyst i optiske og røntgenstråler. Billedet høflighed J. Guillochon (Harvard) og E. Ramirez-Ruiz (UC Santa Cruz)
Gigantiske sorte huller lever i kerne af store galakser rundt omkring os. Astronomer har længe troet, at de lever af interstellar gas - og undertiden stjerner - der tilfældigvis passerer i nærheden. Processen, der finder sted over titusinder til hundreder af millioner af år, forvandler store sorte huller til de supermassive monstre, der menes at lure i kerne i de fleste galakser, inklusive vores Mælkevej. Denne uge (23. juli 2015) sagde astronomer ved Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics nær München, Tyskland, at de har fanget et sort hul i at ødelægge og fortære en stor stjerne i nærheden. Med en masse på 100 millioner solskin er det det største sorte hul, der er fanget i denne akt. Opdagelsen hjælper også med at bekræfte, at selvom gas er almindelig billetpris for sorte huller i galaksernes centre, nyder sorte huller også en lejlighedsvis stjerne. Resultaterne af denne undersøgelse offentliggøres i denne måneds udgave af Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society.
Andrea Merloni og hans team ved Max-Planck Institute gjorde denne opdagelse ved et uheld. De udforskede det enorme arkiv for Sloan Digital Sky Survey som forberedelse til en fremtidig røntgen-satellitmission. Denne himmelundersøgelse har observeret en stor del af nattehimmelen med sit optiske teleskop, og i løbet af undersøgelsen er der erhvervet spektre - farvebåndet, der er produceret, når lys er opdelt i en række bølgelængder - til fjerne galakser og sorte huller.
Af forskellige årsager har nogle genstande taget deres spektre mere end én gang.
Da teamet kiggede på et af objekterne med flere spektre - mærket med katalognummeret SDSS J0159 + 0033 - blev de ramt af en ekstraordinær ændring over tid. Andrea Merloni sagde i en erklæring:
Normalt ændres fjerne galakser ikke markant i løbet af en astronoms levetid, dvs. på en tidsplan af år eller årtier, men denne viste en dramatisk variation af dets spektrum, som om det centrale sorte hul var tændt og slukket.
Udsagnet fra Max-Planck forklarede:
Dette skete mellem 1998 og 2005, men ingen havde bemærket denne galakas underlige opførsel indtil sidst på sidste år, hvor to grupper af videnskabsfolk *, der forberedte den næste ... generation af undersøgelser uafhængigt af hinanden stødte over disse data.
Heldigvis tog de to flagskibs røntgenobservatorier, den ESA-ledede XMM-Newton og den NASA-ledede Chandra øjebliksbilleder af det samme område af himlen tæt på tid til toppen af faklingen, og igen ca. 10 år senere.
Dette gav astronomerne unik information om den høje energi-emission, der afslører, hvordan materiale behandles i umiddelbar nærhed af det centrale sorte hul.
I årtier har computermodeller antydet, at når et sort hul sluger en stjerne, er stærke tyngdekræfter - hvad astronomer kalder tidevandskræfter - riv stjernen fra hinanden på en spektakulær måde. Stykker og stykker af den strimlede stjerne hvirvler ind i det sorte hul. Dagens teoretiske astronomer har erkendt, at denne proces ville producere store stråler med stråling, der kan være lige så lysende som alle de øvrige stjerner i en værtsgalakse. Disse sjældne begivenheder kaldes flodforstyrrelser.**
Merloni og hans samarbejdspartnere indså ganske hurtigt, at ”deres” blænding matchede næsten perfekt alle forventningerne til denne model.
Desuden opdagede de på grund af opdagelsens serendipitøse karakter, at dette var et endnu mere ejendommeligt system end dem, der indtil nu var blevet fundet ved aktive søgninger. Med en anslået masse på 100 millioner solmasser, er dette det største sorte hul, der er fanget i stjernetrivning indtil videre.
Systemets store størrelse er spændende, men denne særlige blænding lader også disse forskere bestemme - med en vis grad af sikkerhed - at det sorte hul var på en mere standard gasdiet for nylig (et par titusinder af år).
Dette er en vigtig ledetråd, hvorpå slags sorte fødevarer hovedsagelig lever af. De lever mest af gas, sagde disse forskere.
Merloni kommenterede:
Louis Pasteur sagde: 'Chance favoriserer det forberedte sind' - men i vores tilfælde var ingen rigtig forberedt.
Vi kunne have opdaget dette unikke objekt allerede for 10 år siden, men folk vidste ikke, hvor de skulle se. Det er ganske almindeligt inden for astronomi, at fremskridt i vores forståelse af kosmos hjælpes af serendipitøse opdagelser. Og nu har vi en bedre idé om, hvordan vi finder flere sådanne begivenheder, og fremtidige instrumenter vil udvide vores rækkevidde i høj grad.
Disse astronomer peger på et nyt røntgen-teleskop eROSITA, som i øjeblikket er ved at blive bygget ved Max-Planck Institute, og som vil blive sat i bane på den russisk-tyske SRG-satellit omkring to år fra nu. De siger, at det vil scanne hele himlen med den rigtige "kadens og følsomhed", der er nødvendig for at opdage hundreder af nye flodforstyrrelser.
De siger også, at store optiske teleskoper bliver designet og bygget med det formål at overvåge den variable himmel. Disse teleskoper vil også i høj grad bidrage til at forstå, hvad sorte huller kan lide at spise.
* Den anden gruppe, der uafhængigt opdagede den underlige lyskurve for dette objekt var Stephanie LaMassa (Yale) og samarbejdspartnere.
** Flod i tidevandets forstyrrelser er meget sjældne, cirka én hver få titusinder af året for enhver galakse. Desuden er de meget vanskelige at finde, fordi de ikke holder meget længe. Kun ca. 20 af dem er blevet undersøgt indtil videre, men med fremkomsten af større teleskoper designet til at undersøge store områder af himlen på kort tid, udføres flere og mere dedikerede søgninger, og opdagelsestakten øges.
Nederste linje: Astronomer snublede over data, der viser en ”ekstraordinær ændring over tid” i spektret af et sort hul. De mener, at de har fanget dette sorte hul i at spise en stjerne. Det er det største sorte hul, der er fanget i denne akt. Desuden viser undersøgelsen af dette objekt, at standardpris for sorte huller ikke er stjerner, men gas.