Uśpione supermasywne czarne dziury zostają na krótko obudzone przez rozbite gwiazdy

Nowe badanie tajemniczej klasy galaktyk znanych jako zwarte obiekty symetryczne (CSO) ujawniło, że obiekty te nie są do końca tym, czym się wydają. CSO to aktywne galaktyki, w których rdzeniach znajdują się supermasywne czarne dziury. Z tych masywnych czarnych dziur uwalniane są dwa dżety poruszające się w przeciwnych kierunkach z prędkościami bliskimi prędkości światła. Jednak w porównaniu do innych galaktyk z gwałtownymi dżetami, dżety te nie rozciągają się na duże odległości, są znacznie bardziej zwarte.

Przez wiele dziesięcioleci astronomowie podejrzewali, że organizacje CSO są po prostu młode i że ich samoloty w końcu będą latać na większe odległości. Teraz doniesienia w trzech różnych gazetach w Dziennik astrofizycznyzespół naukowców pod kierownictwem Kalifornijskiego Instytutu Technologii stwierdził, że organizacje społeczeństwa obywatelskiego nie są młode, ale żyją stosunkowo krótko.

„CSO nie są młodzi” – wyjaśnia Anthony (Tony) Redhead, emerytowany profesor astronomii Robinson, który kierował badaniem. „Nie można nazwać 12-letniego psa miniaturą, mimo że żył krócej niż dorosły człowiek. Te stworzenia to odrębny gatunek, który żyje i umiera przez tysiące lat, a nie miliony”. Lata są powszechne w galaktykach z większymi dżetami.”

W ramach nowych badań zespół dokonał przeglądu literatury i wcześniejszych obserwacji ponad 3000 kandydatów do organizacji CSO, weryfikując, czy 64 z nich było autentycznych, i identyfikując dodatkowych 15 organizacji CSO. Wszystkie te obiekty były wcześniej obserwowane przez teleskop Very Long Baseline Array (VLBA) należący do Narodowego Obserwatorium Radioastronomicznego, a niektóre za pomocą innych radioteleskopów o wysokiej rozdzielczości.

„Obserwacje VLBA są najbardziej szczegółowe w astronomii i zapewniają obrazy o szczegółowości odpowiadającej pomiarowi szerokości ludzkiego włosa z odległości 160 km” – mówi Redhead.

Z analizy zespołu wynika, że ​​CSO odstraszają samoloty przez maksymalnie 5000 lat, a następnie giną.

„Dżety CSO są bardzo aktywnymi dżetami, ale wydaje się, że przestają działać” – mówi Vikram Ravi, adiunkt astronomii w Caltech i współautor jednego z badań. „Dżety przestają płynąć ze źródła.”

Jeśli chodzi o paliwo krótkotrwałych dżetów, naukowcy uważają, że winowajcą jest zdarzenie rozerwania pływowego (TDE), które ma miejsce, gdy pojedyncza gwiazda wędruje zbyt blisko supermasywnej czarnej dziury i zostaje pożarta.

„Uważamy, że jedna gwiazda zostaje rozerwana, a następnie cała energia jest kierowana do dżetów wzdłuż osi, wokół której obraca się czarna dziura” – mówi Redhead. „Gigantyczna czarna dziura na początku jest dla nas niewidoczna, a potem, gdy pożera gwiazdę, następuje eksplozja. Czarna dziura ma paliwo i możemy je zobaczyć”.

Redhead jako pierwszy podejrzewał, że organizacje społeczeństwa obywatelskiego mogą być wspierane przez TDE w latach 90., ale jego zdaniem pomysł ten pozostał w dużej mierze niezauważony przez społeczność naukową. „Hipoteza została prawie zapomniana, ponieważ minęły lata, zanim zaczęły gromadzić się dowody obserwacyjne na TDE” – mówi. W czasie, gdy stawiał pierwotną hipotezę, znaleziono tylko trzy organizacje społeczeństwa obywatelskiego.

Przejdźmy szybko do roku 2020. Rudowłosy, który przerwał studia w CSO, aby zagłębić się w różne problemy radioastronomii, zdecydował, że czas powrócić do tego tematu. Zebrał kilku kolegów na Zoomie i postanowili przeszukać literaturę i wyeliminować rzeczy, które błędnie oznaczono jako CSO. W ciągu następnych dwóch lat zespół zbadał ponad 3000 kandydatów na CSO, zawężając grupę do zaledwie kilkunastu osób spełniających kryteria niezbędne do bycia prawdziwym CSO.

W końcu obraz CSO zaczął się wyłaniać jako całkiem odrębna rodzina dżetów, które wymierały znacznie wcześniej niż ich gigantyczni bracia, jak na przykład bardzo potężny Cygnus A, galaktyka wyrzucająca niezwykle potężne dżety świecące jasno w radiu długości fal. . Dżety te rozciągają się na odległości około 230 000 lat świetlnych w każdym kierunku i trwają dziesiątki milionów lat. Natomiast dżety CSO rozciągają się najwyżej na około 1500 lat świetlnych i znikają po około 5000 latach.

Według astronomów dżety CSO powstają prawdopodobnie, gdy supermasywna czarna dziura atakuje nie jakąkolwiek gwiazdę, ale masywną gwiazdę.

„TDE, które widzieliśmy wcześniej, trwały tylko kilka lat” – mówi Ravi. „Wierzymy, że wspaniałe TDE, które zasilają CSO, działają znacznie dłużej, ponieważ rozerwane gwiazdy są albo bardzo duże, albo bardzo masywne, albo jedno i drugie”.

Analizując różnorodne obrazy radiowe CSO, naukowcy twierdzą, że mogą śledzić, jak obiekty starzeją się w czasie, podobnie jak przeglądanie albumu ze zdjęciami z życia CSO i obserwowanie ewolucji jej dżetów. Młodsze CSO mają krótsze dżety, które znajdują się bliżej czarnych dziur, podczas gdy starsze obiekty mają dżety wystające dalej od czarnej dziury.

Chociaż większość dżetów umiera, naukowcy szacują, że jeden na 100 będzie tak długowieczny jak ten w Cygnus A. W tych rzadkich przypadkach galaktyki prawdopodobnie będą łączyć się z innymi galaktykami, co będzie burzliwym procesem, w wyniku którego powstanie duża przestrzeń galaktyk . Ilość paliwa.

Jeśli ustalenia Redheada i jego zespołu zostaną potwierdzone dodatkowymi obserwacjami, CSO zapewnią zupełnie nowy sposób badania interakcji masywnych gwiazd w centrach galaktyk z supermasywnymi czarnymi dziurami.

„Te obiekty stanowią w rzeczywistości odrębną grupę o własnym pochodzeniu i teraz od nas zależy, aby dowiedzieć się więcej o nich i o tym, jak powstały” – mówi Redhead. „Możliwość badania tych obiektów w skali czasu trwającej od lat do dziesięcioleci, a nie milionów lat, otworzyła drzwi do zupełnie nowego laboratorium do badania supermasywnych czarnych dziur i wielu zaskakujących i nieoczekiwanych niespodzianek, jakie kryją.”