Komunikat prasowy

Astronomowie widzą w czasie rzeczywistym, jak budzi się masywna czarna dziura

18 czerwca 2024

Pod koniec 2019 roku, niczym nie wyróżniająca się wcześniej galaktyka SDSS1335+0728 nagle zaczęła świecić jaśniej niż kiedykolwiek. Aby zrozumieć dlaczego, astronomowie użyli danych z kilku obserwatoriów kosmicznych i naziemnych, w tym z Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), sprawdzając, jak zmieniała się jasność galaktyki. W ogłoszonych dzisiaj wynikach badań wyciągnięto wniosek, iż jesteśmy świadkami zmian, których nigdy wcześniej nie widziano w tej galaktyce – prawdopodobnie efekt nagłego obudzenia się masywnej czarnej dziury w jej jądrze.

„Wyobraźmy sobie, że obserwujemy odległą galaktykę przez wiele lat i zawsze wydaje się spokojna i nieaktywna” mówi Paula Sánchez Sáez, astronomka w ESO w Niemczech, pierwsza autorka pracy zaakceptowanej do publikacji w „Astronomy & Astrophysics”. „Nagle jej jądro zaczyna wykazywać dramatyczne zmiany w jasności, niepodobne do żadnego zdarzenia obserwowanego wcześniej.” Właśnie takie coś wydarzyło się w przypadku SDSS1335+0728, która jest teraz sklasyfikowana jako posiadająca „aktywne jądro galaktyki” (AGN) — jasny zwarty obszar zasilany przez supermasywną czarną dziurę — po tym, jak dramatycznie pojaśniała w grudniu 2019 r. [1].

Niektóre zjawiska, takie jak wybuchy supernowych lub rozerwania pływowe – gdy gwiazda trafia zbyt blisko czarnej dziury i jest rozrywana – mogą spowodować, że galaktyka nagle rozbłyśnie. Jednak tego typu zmiany jasności zwykle trwają kilkadziesiąt, najdłużej kilkaset dni. SDSS1335+0728 nadal jaśnieje, już ponad cztery lata po pierwszym dostrzeżonym „włączeniu”. Co więcej, zmiany wykryte w galaktyce, znajdującej się 300 milionów lat świetlnych od nas w kierunku konstelacji Panny, nie są podobne do jakichkolwiek obserwowanych wcześniej, kierując astronomów w stronę innego wyjaśnienia.

Zespół próbował zrozumieć zmiany jasności korzystając z połączenia danych archiwalnych i nowych obserwacji z kilku urządzeń, w tym z instrumentu X-shooter na VLT na chilijskiej pustyni Atakama [2]. Porównując dane zebrane przed i po grudniu 2019 roku, odkryto, iż SDSS1335+0728 promieniuje teraz znacznie więcej światła w ultrafiolecie, zakresie widzialnym i podczerwieni. Galaktyka zaczęła także emitować promieniowanie rentgenowskie w lutym 2024 roku. „Takie zachowanie jest bez precedensu” mówi Sánchez Sáez, który pracuje także w Millennium Institute of Astrophysics (MAS) w Chile.

„Opcja najlepiej tłumacząca wyjaśnienie tego zjawiska jest taka, że widzimy, jak jądro galaktyki zaczyna wykazywać aktywność” mówi współautorka Lorena Hernández García, z MAS i University of Valparaíso w Chile. „Jeśli tak jest faktycznie, mamy do czynienia z pierwszą sytuacją, w której widzimy aktywację masywnej czarnej dziury w czasie rzeczywistym.”

Masywne czarne dziury – o masach ponad sto tysięcy razy większych niż masa Słońca – istnieją w centrach większości galaktyk, w tym w Drodze Mlecznej. „Te olbrzymie potwory zwykle śpią i nie są bezpośrednio widoczne” tłumaczy współautor Claudio Ricci, z Diego Portales University, również z Chile. „W przypadku SDSS1335+0728, byliśmy w stanie obserwować przebudzenie masywnej czarnej dziury, która nagle zaczęła żywić się gazem dostępnym w swoim otoczeniu, stając się bardzo jasna.”

„Takiego procesu nigdy wcześniej nie obserwowano” wskazuje Hernández García. Poprzednie badania raportowały, iż galaktyki nieaktywne stają się aktywne po kilku latach, ale tutaj po raz pierwszy sam proces – przebudzenie czarnej dziury – został zaobserwowany w czasie rzeczywistym. Ricci, który pracuje także w Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics na Peking University (Chiny), dodaje: “Takie coś może przydarzyć się naszej własnej Sgr A*, masywnej czarnej dziurze położonej w centrum naszej galaktyki”, ale nie jest jasne, jakie jest prawdopodobieństwo takiego zdarzenia.

Nadal potrzebne są kolejne obserwacje, aby wykluczyć alternatywne wyjaśnienia. Inna możliwość jest taka, że widzimy nietypowo wolne zjawisko rozerwania pływowego. Jeśli to faktycznie ten rodzaj zjawiska, byłoby to najdłuższe i najsłabsze zdarzenie tego typu. „Niezależnie od natury tych zmian, galaktyka dostarcza cennych informacji, w jaki sposób czarna dziura rośnie i ewoluuje” mówi Sánchez Sáez. „Spodziewamy się, że instrumenty takie, jak MUSE na VLT lub na nadchodzącym Ekstremalnie Wielkim Teleskopie (ELT) będą kluczowe dla zrozumienia dlaczego ta galaktyka jaśnieje.”  

Uwagi

[1] Nietypowe zmiany jasności SDSS1335+0728 zostały wykryte przez teleskop Zwicky Transient Facility (ZTF) w Stanach Zjednoczonych. Następnie kierowany przez Chile Automatic Learning for the Rapid Classification of Events (ALeRCE) sklasyfikował SDSS1335+0728 jako aktywne jądro galaktyki.

[2] Zespół zebrał dane archiwalne z NASA Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) i Galaxy Evolution Explorer (GALEX), Two Micron All Sky Survey (2MASS), Sloan Digital Sky Survey (SDSS), instrumentu eROSITA na IKI i kosmicznego obserwatorium Spektr-RG należącego do DLR. Oprócz VLT, dalsze obserwacje zostały przeprowadzone przez Southern Astrophysical Research Telescope (SOAR), W. M. Keck Observatory i NASA Neil Gehrels Swift Observatory oraz Chandra X-ray Observatory.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. „SDSS1335+0728: The awakening of a ∼ 10⁶M⊙ black hole” opublikowanym w Astronomy & Astrophysics.

Skład zespołu badawczego: P. Sánchez-Sáez (European Southern Observatory, Garching, Germany [ESO] oraz Millenium Institute of Astrophysics, Chile [MAS]), L. Hernández-García (MAS and Instituto de Física y Astronomía, Universidad de Valparaíso, Chile [IFA-UV]), S. Bernal (IFA-UV and Millennium Nucleus on Transversal Research and Technology to Explore Supermassive Black Holes, Chile [TITANS]), A. Bayo (ESO), G. Calistro Rivera (ESO), F. E. Bauer (Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile; Centro de Astroingeniería, Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile; MAS; and Space Science Institute, USA), C. Ricci (Instituto de Estudios Astrofísicos, Universidad Diego Portales, Chile [UDP] and Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Chiny), A. Merloni (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Germany [MPE]), M. J. Graham (California Institute of Technology, USA), R. Cartier (Gemini Observatory, NSF National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, Chile, oraz UDP), P. Arévalo (IFA-UV and TITANS), R.J. Assel (UDP), A. Concas (ESO and INAF - Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italy), D. Homan (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Niemcy [AIP]), M. Krumpe (AIP), P. Lira (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Chile [UChile], and TITANS), A. Malyali (MPE), M. L. Martínez-Aldama (Astronomy Department, Universidad de Concepción, Chile), A. M. Muñoz Arancibia (MAS and Center for Mathematical Modeling, University of Chile, Chile [CMM-UChile]), A. Rau (MPE), G. Bruni (INAF - Institute for Space Astrophysics and Planetology, Italy), F. Förster (Data and Artificial Intelligence Initiative, University of Chile, Chile; MAS; CMM-UChile; oraz UChile), M. Pavez-Herrera (MAS), D. Tubín-Arenas (AIP) oraz M. Brightman (Cahill Center for Astrophysics, California Institute of Technology, USA).

Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) umożliwia naukowcom z całego świata na odkrywanie tajemnic Wszechświata z korzyścią dla nas wszystkich. Projektujemy, budujemy i zarządzamy światowej klasy obserwatoriami naziemnymi – których astronomowie używają do odpowiadania na ciekawe pytania i szerzenia fascynacji astronomią – a także promujemy międzynarodową współpracę w astronomii. Ustanowione w 1962 roku jako organizacja międzynarodowa, ESO jest wspierane przez 16 krajów członkowskich (Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy), a także Chile jako kraj gospodarz, oraz Australię jako strategicznego partnera. Siedziba ESO, a także jego centrum popularyzacji nauki i planetarium (ESO Supernova) znajdują się w pobliżu Monachium w Niemczech, natomiast chilijska pustynia Atakama – niesamowite miejsce z wyjątkowymi warunkami do obserwacji nieba – jest domem dla naszych teleskopów. ESO zarządza trzema lokalizacjami obserwacyjnymi w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope – Bardzo Duży Teleskop) oraz dwa teleskopy do przeglądów nieba. VISTA pracuje w podczerwieni, VLT Survey Telescope w zakresie widzialnym. W Paranal ESO zarządza także południowym obserwatorium CTA (Cherenkov Telescope Array South) – największym na świecie i najbardziej czułym obserwatorium promieniowania gamma. Wspólnie z międzynarodowymi partnerami ESO zarządza także radioteleskopami APEX i ALMA, które są instrumentami do obserwacji nieba w zakresach milimetrowym i submilimetrowym. Na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, budujemy „największe oko świata na niebo”, czyli Ekstremalnie Wielki Teleskop (Extremely Large Telescope, ELT). Nasza działalność w Chile jest zarządzania z biur ESO w Santiago, gdzie współpracujemy też z chilijskimi partnerami.    

Linki

• Publikacja naukowa
• Zdjęcia VLT
• Dowiedz się więcej o Ekstremalnie Wielkim Teleskopie na naszej dedykowanej witrynie internetowej i w paczce prasowej
• Dla dziennikarzy: zasubskrybuj, aby otrzymywać w swoim języku nasze komunikaty prasowe z embargo medialnym
• Dla naukowców: jeśli masz ciekawy temat, zgłoś swoje badania

Kontakt

Paula Sánchez Sáez
European Southern Observatory (ESO)
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6580
E-mail: Paula.SanchezSaez@eso.org

Lorena Hernández García
Millennium Institute of Astrophysics (MAS)
Santiago, Chile
E-mail: lorena.hernandez@uv.cl

Claudio Ricci
Diego Portales University
Santiago, Chile
E-mail: claudio.ricci@mail.udp.cl

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Tel. kom.: +49 151 241 664 00
E-mail: press@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