Komunikat prasowy

Głodująca czarna dziura przemieniła jasną galaktykę w ciemną

15 września 2016

Zagadka rzadkiej zmiany zachowania supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej galaktyki została rozwiązana przez międzynarodowy zespół astronomów korzystający z należącego do ESO teleskopu VLT oraz z obsługiwanego przez NASA/ESA Kosmicznego Teleskopu Hubble’a oraz z należącego do NASA Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra. Wydaje się, że czarna dziura przechodzi ciężkie czasy i już nie ma wystarczająco dużo paliwa, aby jej otoczenie świeciło.

Wiele galaktyk posiada niezwykle jasne jądra zasilane przez supermasywne czarne dziury. Jądra te czynią „galaktyki aktywne” jednymi z najjaśniejszych obiektów we Wszechświecie. Uważa się, że świecą tak jasno, ponieważ gorąca materia mocno świeci gdy spada na czarną dziurę, co jest znane jako proces akrecji. Takie jasne światło może drastycznie różnić się pomiędzy galaktykami aktywnymi, dlatego astronomowie podzielili je na kilka typów, w oparciu o własności emitowanego światła [1].

U części tego typu galaktyk obserwowano dramatyczne zmiany w przeciągu zaledwie 10 lat: mgnieniu oka w astronomicznej skali czasu. Jednak galaktyka aktywna w niniejszych badaniach, Markarian 1018, wyróżnia się zmieniając typ już drugi raz, powracając z powrotem do swojej początkowe klasyfikacji w ciągu pięciu lat. Obserwowano trochę galaktyk, które dokonały pełnego cyklu zmian, ale nigdy przedtem nie zbadano żadnej aż tak dokładnie.

Odkrycie zmiennej natury galaktyki Markarian 1018 było nadprogramowym wynikiem przeglądu Close AGN Reference Survey (CARS), projektu we współpracy pomiędzy ESO, a innymi organizacjami w celu zbierania informacji o 40 pobliskich galaktykach z aktywnymi jądrami. Rutynowe obserwacje obiektu Markarian 1018 przy pomocy Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), zainstalowanego na teleskopie VLT, ujawniły zaskakującą zmianę w świetle emitowanym przez galaktykę.

„Byliśmy zdumieni, gdy zobaczyliśmy tak rzadkie i dramatyczne zmiany w Markarian 1018”, powiedziala Rebecca McElroy, główna autorka publikacji o odkryciu i doktorantka na University of Sydney i ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics (CAASTRO).

Szansa obserwacji galaktyki tak krótko po tym, jak zaczęła słabnąć, była nieoczekiwaną sposobnością do dowiedzenia się co czyni, że te galaktyki tak się zachowują. Jak wyjaśnia Bernd Husemann, kierownik projektu CARS i główny autor drugiej z publikacji związanych z odkryciem: „Mieliśmy szczęście, że wykryliśmy zdarzenie w zaledwie 3-4 lata po tym, jak zaczęło się osłabianie blasku, więc mogliśmy rozpocząć kampanię monitorującą, aby szczegółowo zbadać fizykę akrecji w galaktykach aktywnych, której nie można było tak dogłębnie poznać wcześniej.”

Zespół badawczy maksymalnie wykorzystał szansę i jako swój priorytet przyjął sprawdzenie jaki proces w Markanian 1018 powoduje tak drastyczne zmiany jasności. Przyczyną może być jedno z wielu zjawisk astrofizycznych, ale udało się wykluczyć czarną dziurę przyciągającą i konsumującą pojedynczą gwiazdę [2] oraz poddać w wątpliwość możliwość przesłaniania przez gaz [3]. Prawdziwy mechanizm odpowiedzialny za niespodziewaną zmienność Markarian 1018 pozostał jednak zagadką po pierwszej turze obserwacji.

Jednak naukowcom udało się zebrać dodatkowe dane po uzyskaniu czasu obserwacyjnego na Kosmicznym Teleskopie Hubble’a oraz Obserwatorium Rentgenowskim Chandra. Dzięki nowym danym udało się rozwikłać zagadkę – czarna dziura powoli gaśnie ponieważ przechodzi okres braku akrecji materii.

„Jest możliwe, że ta głodówka została spowodowana przerwą w napływie paliwa” powiedziała Rebecca McElroy. „Intrygującą możliwością jest kwestia, iż mogło to zostać spowodowane oddziaływaniem z drugą supermasywną czarną dziurą”. Taki układ podwójny czarnych dziur jest całkiem możliwą sytuacją dla Markarian 1018, ponieważ galaktyka jest wynikiem wielkiego połączenia się dwóch galaktyk, z których każda przypuszczalnie zawierała w swoim centrum supermasywną czarną dziurę.

Badania nad mechanizmami powodującymi zmiany wyglądu galaktyk aktywnych, takich jak Markarian 1018, nadal trwają. „Zespół musiał pracować szybko, aby ustalić co powoduje powrót Markarian 1018 do świata cieni” komentuje Bernd Husemann. „Trwa kampania monitorująca obiekt przy pomocy teleskopów ESO i innych instrumentów, która pozwoli nam bardziej szczegółowo zbadać ciekawy świat głodujących czarnych dziur i zmieniających się galaktyk aktywnych.”

Uwagi

[1] Najjaśniejsze z galaktyk aktywnych są kwazarami, w których jasne jądra mają blask większy niż reszta galaktyki. Inną, mniej ekstremalną, klasą są galaktyki Seyferta. Pierwotnie została opracowana metoda, która używała jasności i widma emisyjnego – wykresu mocy promieniowania emitowanego na różnych długościach fali – aby rozróżnić pomiędzy dwoma typami galaktyk Seyferta, typem 1 i typem 2, ale potem wprowadzono dodatkowe elementy klasyfikacji, takie jak typ 1.9.

[2] Takie epizody pływowego rozrywania zachodzą gdy gwiazd przemieści się zbyt blisko supermasywnej czarnej dziury i zostaje rozerwana przez ekstremalne pływowe siły grawitacyjne. Skutkuje to gwałtownym wzrostem jasności centralnego obszaru, która następnie powoli słabnie przez okres lat. Obserwowane zmiany jasności Markarian 1018 nie pasują do schematu takiego wydarzenia.

[3] Przełanianie przez gaz może wpływać na klasywfikację galaktyki aktywnej, ponieważ blokowana jest linia widzenia. Gaz przemieszcza się przed jasnym jądrem galaktyki niczym mgła przed reflektorami samochodu i osłabia światło przechodzące przez nią. Wpływa także na widmo galaktyki, co może powodować zmianę klasyfikacji.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w dwóch artykułach pt.: „Mrk 1018 returns to the shadows after 30 years as a Seyfert 1” oraz “What is causing Mrk 1018’s return to the shadows after 30 years?”, które ukażą się jako listy w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

Skład zespołu badawczego: B. Husemann (ESO, Garching, Niemcy), T. Urrutia (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Poczdam, Niemcy), G. R. Tremblay (Yale Center for Astronomy and Astrophysics, New Haven, USA), M. Krumpe (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Poczdam, Niemcy), J. Dexter (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Niemcy), V. N. Bennert (Physics Department, California Polytechnic State University, USA), G. Busch (I. Physikalisches Institut, Universität zu Köln, Germany), F. Combes (LERMA, Observatoire de Paris, Francja), 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, Wielka Brytania), A. Eckart (I. Physikalisches Institut Universität zu Köln, Niemcy; Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Niemcy), 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, Hiszpania), M. Powell (Yale Center for Astronomy and Astrophysics, New Haven, USA) oraz J. Scharwächter (Gemini Observatory, Northern Operations Center, Hawaii, USA).

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Wspiera je 16 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop E-ELT (European Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacja naukowa nr 1
• Publikacja naukowa nr 2
• Zdjęcia VLT
• CARS Survey

Kontakt

Bernd Husemann
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6750
E-mail: bhuseman@eso.org

Rebecca McElroy
University of Sydney
Sydney, Australia
Tel.: +61 421 882 513
E-mail: rebecca.mcelroy@sydney.edu.au

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Tel. kom.: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych