Forskere fanger de bedste beviser nogensinde for sjældent sort hul

ESA's XMM-Newton-observatorium har opdaget den bedste kandidat nogensinde til en meget sjælden og undvigende type kosmisk fænomen:et mellemvægtigt sort hul, der er i færd med at rives fra hinanden og nyde en nærliggende stjerne.

Der er forskellige typer sorte huller, der lurer overalt i universet:massive stjerner skaber sorte huller med stjernemasse, når de dør, mens galakser er vært for supermassive sorte huller i deres centre, med masser svarende til millioner eller milliarder af sole.

Mellem disse yderpunkter ligger et mere tilbagetrækningsmedlem af sorte hul-familien:sorte huller med mellemmasse. Tænkes at være frø, der til sidst vil vokse til at blive supermassive, disse sorte huller er særligt uhåndgribelige, og derfor er der nogensinde blevet fundet meget få robuste kandidater.

Nu, et team af forskere, der bruger data fra ESA's XMM-Newton røntgenrumobservatorium, samt NASAs Chandra X-Ray Observatory og Swift X-Ray Telescope, har fundet et sjældent tegn på aktivitet. De opdagede et enormt strålingsudbrud i udkanten af ​​en fjern galakse, smidt af, da en stjerne passerede for tæt på et sort hul og efterfølgende blev fortæret.

"Dette er utrolig spændende:denne type sorte hul er ikke blevet set så tydeligt før, " siger ledende videnskabsmand Dacheng Lin fra University of New Hampshire, USA.

"Der er fundet nogle få kandidater, men i det hele taget er de ekstremt sjældne og meget eftertragtede. Dette er den bedste sorte hul-kandidat i mellemmasse, der er observeret indtil videre."

Denne race af sorte hul menes at dannes på forskellige måder. Et dannelsesscenarie er den løbske sammensmeltning af massive stjerner, der ligger i tætte stjernehobe, gør centrene i disse klynger til et af de bedste steder at jage efter dem. Imidlertid, når sådanne sorte huller er dannet, disse steder har tendens til at være blottet for gas, efterlader de sorte huller uden materiale at forbruge og dermed lidt stråling at udsende - hvilket igen gør dem ekstremt svære at få øje på.

"En af de få metoder, vi kan bruge til at forsøge at finde et sort hul med mellemmasse, er at vente på, at en stjerne passerer tæt på det og bliver forstyrret - dette 'aktiverer' i det væsentlige det sorte huls appetit igen og får det til at udsende en opblussen, som vi kan observere, " tilføjer Lin.

"Denne slags begivenhed er kun blevet tydeligt set i centrum af en galakse før, ikke i yderkanterne."

Lin og kolleger gennemgik data fra XMM-Newton for at finde kandidaten. De identificerede det i observationer af en stor galakse omkring 740 millioner lysår væk, taget i 2006 og 2009 som en del af en galakseundersøgelse, og i yderligere data fra Chandra (2006 og 2016) og Swift (2014).

"Vi så også på billeder af galaksen taget af en lang række andre teleskoper, for at se, hvordan emissionen så ud optisk, " siger medforfatter Jay Strader fra Michigan State University, USA.

"Vi opdagede kilden, der blussede op i lysstyrke på to billeder fra 2005 - den virkede langt mere blå og lysere, end den havde gjort for blot et par år tidligere. Ved at sammenligne alle dataene fandt vi ud af, at den uheldige stjerne sandsynligvis blev forstyrret i oktober 2003 i vores tid, og producerede et udbrud af energi, der faldt i løbet af de følgende 10 år eller deromkring."

Forskerne mener, at stjernen blev forstyrret og revet fra hinanden af ​​et sort hul med en masse på omkring halvtreds tusind gange Solens masse.

Sådanne stjerneudløste udbrud forventes kun sjældent at ske fra denne type sorte hul, så denne opdagelse antyder, at der kunne være mange flere, der lurer i en sovende tilstand i galakseperiferien på tværs af det lokale univers.

"Denne kandidat blev opdaget via en intensiv søgning i XMM-Newtons røntgenkildekatalog, som er fyldt med data af høj kvalitet, der dækker store områder af himlen, afgørende for at bestemme, hvor stort det sorte hul var, og hvad der skete for at forårsage det observerede udbrud af stråling, siger Norbert Schartel, ESA-projektforsker for XMM-Newton.

"XMM-Newton røntgenkildekataloget er i øjeblikket det største katalog af denne type, indeholdende mere end en halv million kilder:eksotiske objekter som den, der blev opdaget i vores undersøgelse, er stadig skjult der og venter på at blive opdaget gennem intensiv data mining, " tilføjer medforfatter Natalie Webb, direktør for XMM-Newton Survey Science Center ved Research Institute in Astrophysics and Planetology (IRAP) i Toulouse, Frankrig.

"At lære mere om disse objekter og tilknyttede fænomener er nøglen til vores forståelse af sorte huller. Vores modeller er i øjeblikket beslægtet med et scenarie, hvor en fremmed civilisation observerer Jorden og får øje på bedsteforældre, der dropper deres børnebørn i førskolen:de kan antage, at der er noget mellemliggende for at passe til deres model af en menneskelig levetid, men uden at observere det link, der er ingen måde at vide det med sikkerhed. Denne opdagelse er utrolig vigtig, og viser, at den her anvendte opdagelsesmetode er god at bruge, slutter Norbert.