Dzięki przeszukiwaniu archiwum danych odkryto gigantyczną czarną dziurę

Wielkie ilości danych spływające z teleskopów każdego dnia to współczesność astronomii XXI wieku. Naukowcy są w stanie przeanalizować na bieżąco jedynie część z nich, a reszta trafia do archiwów danych. Przeszukiwanie takich komputerowych banków danych pozwala czasem na dokonanie ciekawych odkryć. Taka sytuacja zdarzyła się naukowcom z niemieckiego Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics - odkryli czarną dziurę.

Jednym z wielkich archiwów danych są wyniki obserwacji z przeglądu nieba Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Obejmują sporą część nieba obserwowaną teleskopami optycznymi. Co więcej, dostępne są także widma części obiektów, a w niektórych przypadkach nawet po kilka widm danego obiektu. Archiwum to przeszukiwali astronomowie z zespołu, którym kierował Andrea Merloni Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) w Garching koło Monachium (Niemcy). Celem były przygotowania do przyszłej rosyjsko-niemieckiej satelitarnej misji rentgenowskiej eROSITA.

Gdy naukowcy poszukiwali przypadków z wieloma widmami, natrafili na obiekt oznaczony jako SDSS J0159+0033, charakteryzujący się nietypowymi zmianami w widmie. Było widać wyraźną zmienność pomiędzy 1998, a 2005 rokiem, a nikt tego wcześniej nie dostrzegł! Szczęście sprzyjało naukowcom dalej, bowiem okazało się, że dwa czołowe obserwatoria rentgenowskie, XMM-Newton należące do Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) oraz Chandra będące własnością NASA, obserwowały ten fragment nieba dokładnie w momencie maksimum błysku, a następnie ponownie około dziesięć lat później.

„Zwykle odległa galaktyka nie zmienia się w sposób istotny w trakcie całego życia astronoma, czyli w skali dziesiątek lat. Ale w tym przypadku występowała dramatyczna zmienność widma, tak jakby czarna dziura się włączyła i wyłączyła” tłumaczy Merloni.

W ten sposób zespół Merloniego odkrył czarną dziurę będącą w trakcie rozrywania gwiazdy. Zaobserwowany rozbłysk bardzo dobrze pasuje do modelu takiego zjawiska.

Supermasywne czarne dziury rezydujące w centrach galaktyk pochłaniają gaz znajdujący się w ich otoczeniu, czasem z większą, a czasem z mniejszą intensywnością. Ale czasami zdarzy się sytuacja, że w bardzo blisko przejdzie jakaś gwiazda. Wtedy gwiazda może zostać rozerwana przez potężne siły grawitacyjne. Materia z gwiazdy zostaje rozrzucona po eliptycznej orbicie i tworzy dysk akrecyjny. Resztki wirującej materii powodują bardzo jasne błyski promieniowania. Nazywa się to w języku angielskim Tidal Disruption Flares (TDF).

Badacze oszacowali masę supermasywnej czarnej dziury na 100 milionów mas Słońca. Taka wartość oznacza, że jest to przypadek najbardziej masywnej czarnej dziury zaobserwowanej w trakcie procesu rozrywania gwiazdy.

Archiwum SDSS było badane niezależnie także przez drugą grupę naukowców (kierowała nią Stephanie LaMassa z Yale), która jako pierwsza dostrzegła zmienność obiektu i zaalarmowała społeczność astronomiczną, ale nie przeanalizowała hipotezy związanej z rozerwaniem gwiazdy przez czarną dziurę.

Więcej informacji:

Na ilustracji:
Jedna z klatek komputerowej symulacji rozerwania gwiazdy przez supermasywną czarną dziurę. Widać pozostałości po gwieździe po przejściu koło czarnej dziury. Około połowa materii gwiazdy porusza się po eliptycznej orbicie formując dysk akrecyjny, który świeci jasno w zakresie optycznym i rentgenowskim. Źródło: J. Guillochon (Harvard University) oraz E. Ramirez-Ruiz (University of California at Santa Cruz).