Lehdistötiedote

Nälkäinen musta aukko palautti kirkkaan galaksin takaisin pimeyteen

15. syyskuuta 2016

ESO:n VLT-teleskooppia, NASA:n ja ESA:n Hubble-avaruusteleskooppia sekä NASA:n Chandra-röntgenobservatoriota käyttänyt kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä on ratkaissut etäisen galaksin ytimessä sijaitsevan supermassiivisen mustan aukon käyttäytymisen harvinaisen muutoksen arvoituksen. Vaikuttaa siltä, että musta aukko on ajautunut vaikeuksiin eikä saa enää riittävästi polttoainetta pystyäkseen pitämään ympäristönsä kirkkaana.

Monilla galakseilla on havaittu äärimmäisen kirkas ydin, jonka energianlähteenä toimii supermassiivinen musta aukko. Näiden ytimien johdosta "aktiiviset galaksit" ovat maailmankaikkeuden kirkkaimpien kohteiden joukossa. Niiden on ajateltu loistavan niin kirkkaina, koska kuuma materia hohtaa raivokkaasti syöksyessään mustaan aukkoon kertymänä tunnetussa prosessissa. Tämä kirkas valo voi vaihdella valtavan paljon eri aktiivisten galaksien välillä, joten tähtitieteilijät luokittelevat niitä erilaisiin luokkiin niiden säteilemän valon ominaisuuksien perusteella [1].

Joidenkin näistä galakseista on havaittu muuttuvan dramaattisesti vain kymmenen vuoden aikana, joka on tähtitieteellisin termein vain silmänräpäys. Tämän uuden tutkimuksen aktiivinen galaksi, Markarian 1018, erottuu kuitenkin muista vaihdettuaan luokkaa toisen kerran, palaten takaisin alkuperäiseen luokitukseensa viimeisten viiden vuoden aikana. Jokusen galaksin on havaittu tekevän tällaisen täyden kierroksen muutoksen, mutta mitään muuta galaksia ei ole tutkittu yhtä yksityiskohtaisesti.

Markarian 1018:n ailahtelevan luonteen havaitseminen oli CARS-kartoituksen (Close AGN Reference Survey) sattumanvarainen sivuvaikutus. Kartoitus on ESO:n ja muiden järjestöjen yhteistyöprojekti, jonka tarkoitus on kerätä tietoja 40 lähigalaksista, joilla on aktiivinen ydin. Markarian 1018:n rutiinihavainnot ESO:n VLT-teleskoopin MUSE-havaintolaitteella (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) paljastivat yllättävän muutoksen galaksin valontuotannossa.

"Ällistyimme nähdessämme tällaisen harvinaisen ja dramaattisen muutoksen Markarian 1018:ssa". sanoi havaintotutkimusjulkaisun pääkirjoittaja Rebecca McElroy, joka on Sydneyn yliopiston ja CAASTRO-tutkimuslaitoksen (ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics) jatko-opiskelija.

Galaksin sattumanvarainen havaitseminen näin pian sen jälkeen, kun se alkoi himmetä, oli odottamaton mahdollisuus oppia ymmärtämään, miten nämä galaksit toimivat. CARS-projektijohtaja ja toisen havaintoon liittyvän tutkimusjulkaisun pääkirjoittaja Bernd Husemann selittää: "Olimme onnekkaita havaitessamme tapahtuman vain 3-4 vuotta sen jälkeen, kun himmeneminen alkoi, joten pystyimme aloittamaan seurantakampanjoita tutkiaksemme aktiivisten galaksien kertymän fysiikkaa, jota ei muutoin pystytä tutkimaan."

Tutkimusryhmä hyödynsi tämän mahdollisuuden täysipainoisesti. Heidän ykkösprioriteettinaan oli määrittää tarkasti prosessi, joka saa Markarian 1018:n kirkkauden muuttumaan niin rajusti. Syynä saattaa olla mikä tahansa lukuisista astrofysikaalisista prosesseista, mutta he pystyivät sulkemaan pois mahdollisuuden, että musta aukko olisi vetänyt puoleensa ja hotkaissut yksittäisen tähden [2] ja kyseenalaistamaan mahdollisuuden, että välissä oleva kaasu olisi himmentänyt galaksin [3]. Ensimmäisen havaintokierroksen jälkeen Markarian 1018:n yllättävän muuttumisen aiheuttanut todellinen mekanismi säilyi arvoituksena.

Tutkimusryhmä sai kuitenkin kerättyä lisää havaintoaineistoa saatuaan havaintoaikaa NASA:n ja ESA:n Hubble-avaruusteleskoopilta ja NASA:n Chandra-röntgenobservatoriolta. Näiden havaintolaitteiden tuottaman uuden aineiston myötä ha pystyivät ratkaisemaan arvoituksen. Musta aukko himmenee hitaasti, koska sen kertymämateria oli häviämässä olemattomiin.

"On mahdollista, että tämä näivettyminen johtuu häiriöistä sisääntulevan polttoaineen virrassa", sanoi Rebecca McElroy. “Kiehtova mahdollisuus on, että tämä saattaa johtua toisen supermassiivisen mustan aukon vuorovaikutuksista". Tällainen kaksois-musta-aukkojärjestelmä on etäinen mahdollisuus Markarian 1018:n tapauksessa, sillä galaksi on kahden galaksin yhteensulautumisen tulos. Kummallakin oli todennäköisesti supermassiivinen musta aukko keskustassaan.

"Markarian 1018:n kaltaisissa aktiivisissa galakseissa toimivien mekanismien  tutkimus jatkuu. "Tutkimusryhmän piti työskennellä nopeasti määrittääkseen, mikä aiheuttaa Markarian 1018:n paluun pimeyteen," kommentoi Bernd Husemann. “ESO:n teleskooppeja ja muita tutkimuslaitteita käyttävien, meneillään olevien seurantakampanjoiden ansiosta voimme tutkia nälkiintyvien mustien aukkojen ja muuttuvien aktiivisten galaksien jännittävää maailmaa yhä yksityiskohtaisemmin."

Lisähuomiot

[1] Aktiivisten galaksien kirkkaimmat ovat kvasaareja, joissa kirkas ydin loistaa kirkkaammin kuin koko muu osa galaksia. Toinen, vähemmän äärimmäinen luokka ovat Seyfert-galaksit. Alunperin kehitettiin menetelmä, joka käytti kirkkautta ja säteilyn spektriä — eri aallonpituuksilla säteillyn säteilyn voimakkuuden kuvaaja — erottamaan kaksi Seyfert-galaksiluokkaa, luokat 1 ja 2, toisistaan. mutta sittemmin on otettu käyttöön lisäluokitteluja, kuten luokka 1.9.

[2] Tällainen painovoimavaikutusten hajoittava tapahtuma tapahtuu, kun tähti ajaantuu liian lähelle supermassiivista mustaa aukkoa ja repeytyy kappaleiksi äärimmäisessä painovoimakentässä. Seurauksena on keskusaleiden kirkkauden nopea kohoaminen, joka hiljalleen palautuu ennalleen vuosien aikaskaalassa. Markarian 1018:n havaitut kirkkausvaihtelut eivät sopineet yhteen tällaisen tapahtuman kanssa.

[3] Kaasun himmentävä vaikutus voi vaikuttaa aktiivisen galaksin luokitukseen estämällä valon kulkua näkösäteen varrella ajelehtien galaksin kirkkaan ytimen editse aivan kuin sumu auton valojen editse ja himmentäen sen halki kulkevaa valoa. Tämä vaikuttaa myös galaksin spektriin mahdollisesti muuttaen sen luokitusta.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisuissa "Mrk 1018 returns to the shadows after 30 years as a Seyfert 1” ja “What is causing Mrk 1018’s return to the shadows after 30 years?”, jotka molemmat ilmestyvät julkaisusarjassa Astronomy & Astrophysics.

Tutkimusryhmään kuuluvat B. Husemann (ESO, Garching, Saksa), T. Urrutia (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Saksa), G. R. Tremblay (Yale Center for Astronomy and Astrophysics, New Haven, USA), M. Krumpe (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Saksa), J. Dexter (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Saksa), V. N. Bennert (Physics Department, California Polytechnic State University, USA), G. Busch (I. Physikalisches Institut, Universität zu Köln, Saksa), F. Combes (LERMA, Observatoire de Paris, Ranska), S. M. Croom (Sydney Institute for Astronomy, Sydney, Australia & ARC Centre of Excellence for All-sky Astrophysics), T. A. Davis (School of Physics & Astronomy, Cardiff University, Iso-Britannia), A. Eckart (I. Physikalisches Institut Universität zu Köln, Saksa; Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Saksa), R. E. McElroy (Sydney Institute for Astronomy, Sydney, Australia & ARC Centre of Excellence for All-sky Astrophysics), M. Pérez-Torres (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, Espanja), M. Powell (Yale Center for Astronomy and Astrophysics, New Haven, USA) ja J. Scharwächter (Gemini Observatory, Northern Operations Center, Havaiji, USA).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista E-ELT -teleskooppia (European Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu 1
• Tutkimusjulkaisu 2
• Valokuvia VLT-teleskoopista
• CARS-kartoitus

Yhteystiedot

Bernd Husemann
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6750
Sähköposti: bhuseman@eso.org

Rebecca McElroy
University of Sydney
Sydney, Australia
Puh.: +61 421 882 513
Sähköposti: rebecca.mcelroy@sydney.edu.au

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media