Pressmeddelande

Strålande galax återvänder till skuggorna när svarta hålet svälter

15 september 2016

Astronomer har tidigare förbryllats av en sällsynt förändring hos ett supermassivt svart hål i mitten av en avlägsen galax. Men nu har ett internationellt forskarlag löst mysteriet med hjälp av mätningar från ESO:s Very Large Telescope samt NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble och NASA:s rymdteleskop Chandra. Det svarta hålet verkar ha fallit på hårda tider, och matas inte längre med tillräckligt bränsle för att lysa klart.

I mitten av många galaxer ligger en extremt ljusstark kärna med ett supertungt svart hål som kraftkälla. Tack vare dessa kärnor är “aktiva galaxer” några av universums ljusaste himlakropparna. Man tror att de lyser så starkt på grund av het materia som glöder intensivt när det faller ner i det svarta hålet – processen kallas ackretion. Den kraftfulla ljusstyrkan kan skilja sig enormt mellan olika aktiva galaxer, så astronomer klassificerar dem i olika typer baserat på egenskaperna hos det ljus som de släpper ut [1].

Vissa av dessa galaxer visar upp dramatiska förändringar på så lite tid som tio år, ett ögonblick i astronomiska mått. Men den aktiva galaxen i denna nya studien, Markarian 1018, utmärker sig genom att två gånger ha bytt från en typ till en annan. Under de senaste fem åren har den återgått till sin ursprungliga klassificering. En handfull galaxer har observerats genomgå en liknande cykel men ingen annan har detaljstuderats på detta sätt.

Upptäckten av Markarian 1018:s opålitliga karaktär var ett oväntat resultat av projektet CARS (Close AGN Reference Survey), ett samarbete mellan ESO och andra organisationer för att samla in information om 40 närliggande galaxer med aktiva kärnor. Rutinobservationer av Markarian 1018 med instrumentet MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), som finns på ESO:s Very Large Telescope, avslöjade den överraskande förändringen i galaxens ljus.

Rebecca McElroy, förstaförfattare till artikeln om upptäckten, är doktorand vid Sydneys universitet och ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics (CAASTRO).

– Vi blev helt häpna av att se en sådan sällsynt och dramatisk förändring i Markarian 1018, säger hon.

Denna observation av galaxen kort efter att den började avta i ljusstyrka blev en oväntad möjlighet att lära sig mer vad som håller igång dessa galaxer. Det menar Bernd Husemann, projektledare för CARS-projektet och förstaförfattare till en av två artiklar som publicerats i samband med upptäckten.

– Det var tur att vi upptäckte händelsen bara 3-4 år efter att galaxen började blekna. Då kunde vi påbörja övervakningskampanjer med mål att studera detaljer hos de aktiva galaxernas ackretionsfysik som annars inte går att studera, förklarar han.

Forskargruppen gjorde det mesta av denna möjlighet. Prioriteten var att fastlägga processen som får ljusstyrkan hos Markarian 1018 att variera så dramatiskt, vilket skulle kunna ha orsakats av en av flera möjliga slags astrofysiska händelser. De kunde i varje fall utesluta att det svarta hålet har slukat en stjärna [2] och lägga tvivel på möjligheten att gas passerar framför galaxen och skymmer ljuset [3]. Men den verkliga mekanismen bakom Markarian 1018:s överraskande föränderlighet förblev ett mysterium efter den första omgången av observationer.

Forskarlaget fick emellertid samla in mer data efter att de tilldelades observationstid hos NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble och NASA:s röntgenteleskop Chandra. Med nya mätningar från nya instrument kunde de slutligen lösa mysteriet: det svarta hålet bleknar långsamt därför att mängden material som det samlar in också långsamt minskar.

– Det är möjligt att denna svält är på grund av inflödet av bränsle har störts. En spännande möjlighet är att den kan vara på grund av interaktioner med ett andra supermassivt svart hål, säger Rebecca McElroy.

Ett dubbelsystem med två svarta hål i mitten av Markarian 1018 är klart möjligt. Galaxen är produkten av en tidigare stor sammanslagning av två galaxer – som vardera troligen hade ett supermassivt svart hål i sitt centrum.

Forskningen fortsätter om de mekanismer i aktiva galaxer som Markarian 1018 som ändrar dess utseende.

– Forskarlaget behövde arbeta snabbt för att bestämma vad som låg bakom att Markarian 1018 återvänder till skuggorna. Pågående övervakningskampanjer med både ESO-teleskop och andra kommer att göra det möjligt för oss att utforska den spännande världen av svältande svarta hål och föränderliga aktiva galaxer i mer detalj, säger Bernd Husemann.

Noter

[1] De ljusaste aktiva galaxerna är kvasarer. Hos en kvasar överglänser den lysande kärnan resten av galaxen. En annan, mindre extrem, klass av aktiv galax är Seyfertgalaxerna. Ursprungligen utvecklades en metod som använde galaxens ljusstyrka och dess spektrum – hur strålningsstyrkan ser ut i olika våglängder – för att skilja mellan två typer av Seyfertgalaxer, Typ 1 och Typ 2.  Sedan dess har ytterligare typer kunnat läggas till, bland dem Seyfertgalaxer av Typ 1.9.

[2] En sådan gravitationell sönderslitning inträffar när en stjärna passerar alltför nära ett supermassivt svart hål och slits isär av extrema tidvattenkrafter. Detta resulterar i en skarp ökning i ljusstyrka i de centrala områdena och som sakta avtar under en period av flera år. Man fann att de observerade ljusvariationerna hos Markarian 1018 inte stämde överens med vad som väntades för en sådan händelse.

[3] Gasmoln kan påverka hur en aktiv galax klassificeras om siktlinjen till kärnan blockeras. Om gasmoln driver framför galaxens ljusa kärna kan det dimma ljuset som passerar igenom det, som en dimma framför en bils strålkastare. Detta påverkar också galaxens spektra och möjligen också dess klassificering.

Mer information

Forskningen presenteras i två artiklar med titlarna “Mrk 1018 returns to the shadows after 30 years as a Seyfert 1” och “What is causing Mrk 1018’s return to the shadows after 30 years?” som båda publiceras som Letters i tidsskriften Astronomy & Astrophysics.

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

Länkar

• Forskningsartikel #1

• Forskningsartikel #2

• Bilder på VLT

• CARS Survey

Kontakter

Robert Cumming, kontaktperson för ESO:s utåtriktade verksamhet i Sverige
Onsala rymdobservatorium
Onsala, Sverige
Tel: 0317725500
Mobil: 0704933114
E-post: robert.cumming@chalmers.se

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

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

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

Connect with ESO on social media