Giver et fjernt sort hul en ny definition af smerte og lidelse?
Det sorte hul, kaldet XJ1500 + 0154, ser ud til at være den virkelige ækvivalent af Pit of Carkoon, det hekkende sted for den magtfulde Sarlacc i Star Wars, som langsomt fordøjede sine ofre.
For over ti år siden sprængte dette kæmpe sorte hul en stjerne fra hinanden og har siden fortsat en meget lang frokost med fest på stjernernes rester. Astronomer har nøje overvåget denne langsomme "fordøjelse", fordi det er så usædvanligt for, hvad der kaldes tidevandssvækkelsesbegivenheder (TDE), hvor tidevandsstyrker fra sorte huller river stjerner fra hinanden.
”Vi har været vidne til en stjerners spektakulære og langvarige død,” sagde Dacheng Lin fra University of New Hampshire i Durham, New Hampshire, der førte observationer af denne begivenhed. ”Der er blevet opdaget dusinvis af begivenheder i tidevandsforstyrrelser siden 1990'erne, men ingen der forblev lyse næsten så længe som denne.”
Denne årti lange fest er gået ti gange længere end nogen anden observeret TDE.
XJ1500 + 0154 er placeret i en lille galakse omkring 1,8 milliarder lysår fra Jorden, og tre teleskoper har overvåget denne røntgenhændelse: Chandra X-ray Observatory, Swift-satellitten og XMM-Newton.
TDE'er adskiller sig fra en anden, mere almindelig sort hulrelateret kilde til røntgenstråler i galaksen, aktive galaktiske kerner (AGN). Ligesom fordøjelsen af Sarlacc kan AGN'er virkelig vare i tusinder af år. Dette er supermassive sorte huller i midten af galakser, der trækker omgivende gas ind og "udsender rigelige mængder af stråling, herunder røntgenstråler," forklarede Lin i et blogindlæg på Chandra-webstedet. "Stråling fra AGN varierer ikke meget, fordi gassen, der omgiver dem, strækker sig i stor skala og kan vare i titusinder af år."
I modsætning hertil er TDE'er relativt kortvarige og varer kun et par måneder. Under en TDE kastes nogle af stjernernes affald udad i høje hastigheder, mens resten falder mod det sorte hul. Når det bevæger sig indad for at blive konsumeret af det sorte hul, varmer materialet op til millioner af grader, hvilket genererer en markant røntgenstråling.
XJ1500 + 0154 har leveret en ekstraordinær lang, lys fase, der strækker sig over ti år. Lin og hans team sagde, at en forklaring kunne være den mest massive stjerne, der nogensinde har været fuldstændigt revet fra hinanden under en TDE.
"At have begivenheden varer så længe ved så høj lysstyrke kræver fuld forstyrrelse af en relativt massiv stjerne, cirka det dobbelte af solens masse," skrev Lin; dog er ”forstyrrelse af sådanne massive stjerner af SMBH meget usandsynligt, fordi stjernerne af denne massive er sjældne i de fleste galakser, medmindre galaksen er ung og aktivt dannende stjerner, som i vores tilfælde.
Så en anden mere sandsynlig forklaring er, at dette er den første TDE, der blev observeret, hvor en mindre stjerne blev helt revet i stykker.
Lin sagde også, at denne begivenhed har brede følger for fysik i sorte huler.
”For fuldt ud at forklare den superlange varighed af vores begivenhed kræves anvendelse af nylige teoretiske fremskridt på studiet af TDE'er,” skrev han. ”I de sidste to år fandt flere grupper uafhængigt af hinanden, at det kan tage lang tid efter forstyrrelsen af stjernen, før det stellare affald blev bundet til akkretionsskiven og ind i SMBH. Derfor kan begivenheden udvikle sig meget langsommere end tidligere antaget. ”
Derudover indikerer røntgenoplysningerne, at stråling fra materiale, der omgiver dette sorte hul, konsekvent har overgået det, der kaldes Eddington-grænsen, som er defineret som en balance mellem det udvendige strålingstryk fra den varme gas og tyngdekraftens indadgående træk af det sorte hul.
At se bevis for en sådan hurtig vækst kan hjælpe astronomer med at forstå, hvordan supermassive sorte huller var i stand til at nå masser, der var omkring en milliard gange højere end solen, da universet kun var omkring en milliard år gammel.
”Denne begivenhed viser, at sorte huller virkelig kan vokse med usædvanligt høje priser,” sagde medforfatter Stefanie Komossa fra QianNan Normal University for Nationalities i Duyun City, Kina. ”Dette kan hjælpe med at forstå, hvor ægte sorte huller blev.”
Lin og hans team vil fortsat overvåge denne begivenhed, og de forventer, at røntgenlysstyrken vil falme i løbet af de næste par år, hvilket betyder, at udbuddet af 'mad' til denne lange frokost snart vil forbruges.
For yderligere læsning:
Papir: En sandsynligvis begivenhed, der er vedvarende i tidevis, forstyrrelse af tidevand
Lins blogindlæg på Chandra-webstedet
Chandra pressemeddelelse
Yderligere billeder og information fra Chandra
