Opprinnelig spådd av Einsteins teori om generell relativitet, svarte hull er det mest ekstreme objektet i det kjente universet.
Disse objektene dannes når stjerner når slutten av livssyklusen, blåser av deres ytre lag og er så gravitasjonskraftige at ingenting (ikke engang lys) kan unnslippe overflatene deres.
De er også av interesse fordi de lar astronomer observere fysikkens lover under de mest ekstreme forhold. Med jevne mellomrom vil disse gravitasjonsbehemothene sluke stjerner og andre objekter i deres nærhet, og frigjøre enorme mengder lys og stråling.
I oktober 2018 var astronomer vitne til en slik hendelse da de observerte en svart hull i en galakse som ligger 665 millioner lysår fra Jorden.
Mens astronomer har vært vitne til hendelser som dette før, har et annet team fra Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics la merke til noe enestående da de undersøkte det samme sorte hullet tre år senere.
Som de forklarte i en nylig studie, det svarte hullet lyste veldig sterkt fordi det støtet ut (eller “rapet”) gjenværende materiale fra stjernen med halvparten av lysets hastighet. Funnene deres kan gi nye ledetråder om hvordan sorte hull mater og vokser over tid.
Laget ble ledet av Yvette Cendesen forskningsmedarbeider med CfA, som fikk selskap av et internasjonalt team av forskere fra Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO), den Senter for tverrfaglig utforskning og forskning i astrofysikk (CIERA), den Space Telescope Science Institute (STScI), den Columbia Astrophysics Laboratoryden Flatiron Institutes senter for beregningsastrofysikkUC Berkeley, Radboud University (Nederland) og York University i Toronto.
Papiret som beskriver funnene deres dukket nylig opp i Astrofysisk tidsskrift.
Som de sa i papiret sitt, observerte teamet utbruddet mens de gjensynte data om tidevannsforstyrrelser (TDEs) som fant sted de siste årene.
Disse oppstår når stjerner passerer for nær svarte hull og trekkes fra hverandre under flere passeringer, en prosess kjent som “spaghettifisering” på grunn av hvordan stjernene rives i tråder.
I 2018 ble den aktuelle TDE (kalt AT2018hyz) observert av astronomer ved Ohio State University som en del av All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN).
Kort tid etter undersøkte et internasjonalt team AT2018hyz i de synlige og ultrafiolette bølgelengdene ved hjelp av All-Sky Automated Survey for Supernovaeden Fred Lawrence Whipple Observatoryog UV-optisk teleskop (UVOT) på Neil Gehrels Swift Observatory.
Dette laget ble ledet av sebastian gomez, en postdoktor ved Space Telescope Science Institute og medforfatter på det nye papiret. Som han forklarte, var TDE “ikke bemerkelsesverdig” på den tiden.
I juni 2021 undersøkte Cendes og hennes kolleger det igjen ved å bruke radiodata fra Very Large Array (VLA) i New Mexico. Til deres overraskelse la de merke til at det sorte hullet på mystisk vis hadde blitt gjenopplivet. Som Cendes forklarte i en CfA pressemelding:
“Dette overrasket oss fullstendig – ingen har noen gang sett noe lignende før.
Vi søkte om Director’s Discretionary Time på flere teleskoper, som er når du finner noe så uventet at du ikke kan vente på den normale syklusen av teleskopforslag for å observere det. Alle søknadene ble umiddelbart akseptert.”
Teamet utførte deretter oppfølgingsobservasjoner av AT2018hyz med flere teleskoper og i flere bølgelengder. Dette inkluderte radioobservasjoner gjort med VLA, den Atacama Large Millimeter-submillimeter Array (ALMA) Observatoriet i Chile, den MeerKAT i Sør-Afrika, og Australian Telescope Compact Array i Australia.
Disse ble kombinert med røntgen- og gammastråledata innhentet av rombaserte Chandra X-Ray Observatory og Neil Gehrels Swift Observatory (henholdsvis).
I følge Edo Bergerprofessor i astronomi ved Harvard University og CfA og medforfatter på den nye studien, viste radioobservasjonene til TDE seg å være de mest slående:
“Vi har studert TDE-er med radioteleskoper i mer enn et tiår, og noen ganger finner vi at de skinner i radiobølger når de spyr ut materiale mens stjernen først blir konsumert av det sorte hullet.
Men i AT2018hyz var det radiostillhet de første tre årene, og nå lyser den dramatisk opp for å bli en av de mest radiolysende TDE-ene som noen gang er observert.”
Teamet konkluderte med at dette var et resultat av at det sorte hullet kastet ut gjenværende materiale fra stjernen med relativistiske hastigheter (en brøkdel av lysets hastighet).
Dette er første gang astronomer har observert et slikt fenomen, og teamet er usikre på hvorfor utstrømningen ble forsinket med flere år.
TDE-er er velkjente for å sende ut lys når de oppstår siden spaghettifisert materiale fra stjernen blir forlenget rundt det sorte hullet og varmes opp, og skaper et blitz som astronomer kan se millioner av lysår unna.
I noen tilfeller vil spaghettifisert materiale bli kastet tilbake til verdensrommet, noe astronomer sammenligner med at sorte hull er “rotete spisere”. Utslippene utvikler seg imidlertid normalt raskt etter at en TDE oppstår og ikke år senere.
Kort sagt, sa Cendes, er det som om dette sorte hullet brått begynte å rape ut en haug med stjernemateriale det spiste for år siden.
Dessuten var disse “burpene” ekstremt energiske, med utkastet materiale som nådde hastigheter på opptil 50 prosent av lysets hastighet – omtrent fem ganger hva astronomer har observert med andre TDE-er. sa Berger:
“Dette er første gang vi har sett en så lang forsinkelse mellom fôring og utstrømning. Neste trinn er å undersøke om dette faktisk skjer mer regelmessig, og vi har rett og slett ikke sett på TDE sent nok i utviklingen.”
Disse resultatene, sammen med observasjoner av lignende hendelser, vil hjelpe astronomer til å bedre forstå mateatferden til sorte hull. Dette kan igjen gi innsikt i hvordan de vokser og utvikler seg med tiden og deres rolle i galaktisk evolusjon.
Denne artikkelen ble opprinnelig publisert av Universet i dag. Les original artikkel.