אסטרונומים מצאו חור שחור שמתפרץ בסדירות מוזרה

אסטרונומים מצאו סופר מסיבי(SMBH) עם תוכנית האכלה קבועה בצורה יוצאת דופן.

ה-behemoth הואגרעין גלקטי פעיל(AGN) בליבה של גלקסיית סייפרט 2 GSN 069. ה-AGN נמצא במרחק של כ-250 מיליון שנות אור מכדור הארץ, ומכיל בערך פי 400,000 מהמסה של השמש.

צוות האסטרונומים השתמש ב-ESAXMM-Newtonושל נאס"אמצפה רנטגן צ'אנדרהלבחון את פליטת קרני הרנטגן של ה-SMBH. בערך כל 9 שעות, החור השחור מתלקח בבהירות עם קרני רנטגן כשחומר נמשך לתוכו.

אסטרונומים מצאו שתי מסות כוכביות אחרותשמתלקחים בקביעות בזמן שהם ניזונים, אבל סוג זה של סדירות בחור שחור סופר מסיבי מעולם לא נראתה בעבר.

המאמר המתאר את הגילוי הזה מתפרסם בטֶבַעוהוא מכונה "התפרצויות מעין-מחזוריות של קרני רנטגן של תשע שעות מגרעין גלקטי של חור שחור בעל מסה נמוכה."

המחבר הראשי הוא ג'ובאני מיניוטי מהמרכז לאסטרוביולוגיה של ה-ESA בספרד.

לפי העיתון, ה-SMBH צורך כארבעה ירחים של חומר שלוש פעמים בכל יום. כלומר בכל פעם שהחור השחור ניזון, הוא צורך כמיליון מיליארד מיליארד פאונד של חומר.

"החור השחור הזה נמצא בתוכנית ארוחה כמו שמעולם לא ראינו", אמר מיניוטיהודעה לעיתונות.

"ההתנהגות הזו היא חסרת תקדים עד כדי כך שהיינו צריכים להמציא ביטוי חדש כדי לתאר אותה: "התפרצויות מעין-מחזוריות של רנטגן".

פליטות קרני רנטגן מ-SMBH זה ידועות ונצפו מאז יולי 2010, אך הן היו יציבות. המאמר החדש מבוסס על 54 ימים של תצפיות החל מדצמבר 2018, החל ממצפה XMM-Newton של ESA.

המצפה ההוא זיהה שני התפרצויות ב-24 בדצמבר. בינואר, XMM-Newton מצאה עוד שלושה מההתפרצויות הרגילות הללו.

ואז אסטרונומים ביקשו יותר זמן תצפית עם מצפה הכוכבים צ'נדרה של נאס"א כדי לחקור. צ'נדרה צפתה בעוד חמישה מהאירועים הללו.

במהלך ההתפרצויות הרגילות הנוכחיות, פעילות התלקחות קרני הרנטגן עולה בשני סדרי גודל על פני פליטת קרני הרנטגן ברקע. כל התלקחות נמשכת קצת יותר משעה ומתרחשת כל תשע שעות.

שני התלקחויות ראשוניות (כחול) ועוד התלקחויות עוקבות שזוהו על ידי XMM-Newton (ירוק) וצ'נדרה (אדום). (ג. מיניוטיאַתָה בְּ-, 2019.)

"על ידי שילוב נתונים משני מצפי רנטגן אלה, עקבנו אחרי ההתפרצויות התקופתיות הללו במשך 54 ימים לפחות", אמר מחבר שותף ריצ'רד סקסטון מהמרכז האירופי לאסטרונומיית החלל במדריד, ספרד.

"זה נותן לנו הזדמנות ייחודית לראות את זרימת החומר לתוך חור שחור סופר-מאסיבי, המאיצה ומאטה שוב ושוב."

במהלך כל אחת מההתפרצויות הללו, התלקחות קרני הרנטגן בהירה פי 20 מאשר בתקופות שקטות. גם הטמפרטורה של הגז הנופל עולה. הוא עולה מכמיליון מעלות פרנהייט בתקופות שקטות יותר ל-2.5 מיליון מעלות פרנהייט במהלך התלקחויות. הטמפרטורה הגבוהה יותר זהה בערך לטמפרטורת הגז סביב רוב SMBHs שגדלים באופן פעיל.

הסיבה להתלקחויות הרגילות הללו אינה ידועה. הגז החם של 2.5 מיליון מעלות פרנהייט המקיף את GSN 069 זהה לטמפרטורה של הגז המקיף SMBHs אחרים. זו תעלומה כי זה פשוט חם מדי מכדי להיות מהדיסק הנופל של החומר המקיף חורים שחורים. אבל GSN 069 הוא הזדמנות ייחודית לחקור את התופעה מכיוון שהגז החם נוצר שוב ושוב ואז נעלם.

בדרך כלל, הגז החם הזה נגרם על ידי כוכב שנקרע ונצרך על ידי חור שחור, או לפחות כך חושבים אסטרונומים. אבל הסדירות שמפגין GSN 069 היא תעלומה.

"אנחנו חושבים שמקור פליטת קרני הרנטגן הוא כוכב שהחור השחור קרע חלקית או לחלוטין והוא מתכלה לאט לאט", אמרה שותפה לכותבת מרגריטה ג'וסטיני, גם מהמרכז לאסטרוביולוגיה של ESA.

"אבל לגבי ההתפרצויות החוזרות על עצמן, זה סיפור אחר לגמרי שמקורו צריך להיחקר עם נתונים נוספים ומודלים תיאורטיים חדשים".

שוב, לראות חור שחור סופר מסיבי צורך גז מכוכב אינו דבר חדש. הסדירות של ההתלקחות של GSN 069 היא זו שמגרדת הראש. מחברי המחקר מציעים שני הסברים אפשריים ללוח הזמנים הרגיל של ה-SMBH:

• כמות האנרגיה בדיסק מצטברת עד שהיא הופכת לא יציבה והחומר נופל במהירות לתוך החור השחור המייצר את ההתפרצויות. המחזור הזה חוזר על עצמו.
• ישנה אינטראקציה בין הדיסק לגוף משני המקיף את החור השחור, אולי שארית הכוכב המשובש בחלקו.

הודות לתצפיות צ'אנדרה, צוות המדענים יודע שמקור קרני הרנטגן המתלקחות נמצא ממש בלב ה-GSN 069. שם צפוי להיות SMBH.

הנתונים המשולבים מצ'נדרה ו-XMM-Newton גם מראים בבירור שההתלקחות, על אף שהיא קבועה, משתנה באיטיות: גם הגודל וגם משך ה'ארוחות' של החור השחור הצטמצמו מעט, והמרווח בין כל ארוחה הולך וגדל. זה תלוי בתצפיות עתידיות כדי לראות אם המגמות הללו נמשכות.

GSN 069 הוא בצד הקטן עבור SMBH. בדרך כלל, SMBH מכיל מסה של כמה מיליונים או אפילו כמה מיליארדי שמשות, בעוד GSN 069 מכיל רק כ-400,000 שמשות בשווי של מסה. זה יכול לעזור להסביר מדוע סוג זה של האכלה רגילה לא נראה בעבר.

עבור SMBHs גדולים יותר, הרבה יותר גדולים מזה, תנודות הבהירות שלהם איטיות הרבה יותר. במקום להתפרץ כל תשע שעות, צריך לקחת להם חודשים ואפילו שנים להתלקח ככה. זה יסביר מדוע לא נצפו התפרצויות מעין-מחזוריות (QPE) כמו אלה. מצפי רנטגן עמוסים, ואין דרך לאמן אחד על מטרה בודדת במשך כל כך הרבה זמן.

היו מספר מקרים שבהם נצפו עליות או ירידות גדולות בקרני רנטגן שנוצרו על ידי חורים שחורים. תצפיות אלה הסתמכו על תצפיות חוזרות ונשנות לאורך חודשים, או אפילו שנים.

חלק מהשינויים הללו מהירים מדי מכדי להיות מוסברים על ידי התיאוריה הסטנדרטית של חומר שנפל מדייסקת הצטברות של חור שחור. אבל תגלית זו יכולה להסביר את התצפיות הללו. ייתכן שהם חווים התנהגות דומה לזו של GSN 069.

מאמר זה פורסם במקור על ידיהיקום היום. קרא אתמאמר מקורי.