Gir et fjernt svart hull en ny definisjon av smerte og lidelse?
Det sorte hullet, kalt XJ1500 + 0154, ser ut til å være den ekte ekvivalent av Pit of Carkoon, hekkeplassen til den mektige Sarlacc i Star Wars, som sakte fordøyde ofrene.
For over ti år siden rev dette gigantiske, svarte hullet en stjerne fra hverandre og har siden fortsatt en veldig lang lunsj, med fest på stjernenes rester. Astronomer har fulgt nøye med på denne langsomme ‘fordøyelsen’, fordi det er så uvanlig for det som kalles tidevannsforstyrrelser (TDEs), der tidevannskrefter fra sorte hull river stjerner fra hverandre.
"Vi har vært vitne til en stjerners spektakulære og langvarige bortgang," sa Dacheng Lin fra University of New Hampshire i Durham, New Hampshire, som ledet observasjonene av denne hendelsen. "Dusinvis av hendelser i tidevannsforstyrrelser er blitt oppdaget siden 1990-tallet, men ingen som forble lyse nesten så lenge som denne."
Denne tiår lange festen har pågått ti ganger lenger enn noen annen observert TDE.
XJ1500 + 0154 ligger i en liten galakse omtrent 1,8 milliarder lysår fra Jorden, og tre teleskoper har overvåket denne røntgenhendelsen: Chandra X-ray Observatory, Swift-satellitten og XMM-Newton.
TDE-er er forskjellige fra en annen, mer vanlig svarthullsrelatert kilde til røntgenstråler i galaksen, aktive galaktiske kjerner (AGN). Som fordøyelsen av Sarlacc, kan AGNs virkelig vare i tusenvis av år. Dette er supermassive sorte hull i sentrum av galakser som trekker inn omkringliggende gass og "avgir store mengder stråling, inkludert røntgenstråler," forklarte Lin i et blogginnlegg på Chandra-nettstedet. "Stråling fra AGN varierer ikke mye fordi gassen som omgir dem strekker seg i stor skala og kan vare i titusenvis av år."
Derimot er TDE-er relativt kortvarige, og varer bare noen måneder. Under en TDE kastes noe av det stellare rusk utover i høye hastigheter, mens resten faller mot det sorte hullet. Når det beveger seg innover for å bli fortært av det sorte hullet, varmer materialet seg opp til millioner av grader, og skaper en tydelig røntgenflare.
XJ1500 + 0154 har gitt en ekstraordinær lang, lys fase som spenner over ti år. Lin og teamet hans sa at en forklaring kan være den mest massive stjernen som noensinne er blitt revet fullstendig i løpet av en TDE.
"For å få hendelsen til å vare så lenge ved så høy lysstyrke, krever full forstyrrelse av en relativt massiv stjerne, omtrent det dobbelte av solens masse," skrev Lin; Imidlertid er "forstyrrelse av slike massive stjerner av SMBH veldig usannsynlig fordi stjerner denne massive er sjeldne i de fleste galakser, med mindre galaksen er ung og aktivt dannende stjerner, som i vårt tilfelle.
Så en annen mer sannsynlig forklaring er at dette er den første TDE som ble observert der en mindre stjerne ble fullstendig revet i stykker.
Lin sa også at denne hendelsen har store implikasjoner for fysikk i svart hull.
"For å fullstendig forklare den superlange varigheten av arrangementet vårt, krever bruk av nyere teoretisk fremgang på studiet av TDE-er," skrev han. "I løpet av de to siste årene fant flere grupper uavhengig av at det kan ta lang tid etter forstyrrelsen av stjernen før stjernestrekningen slo seg ned på akkresjonsskiven og inn i SMBH. Derfor kan hendelsen utvikle seg mye saktere enn tidligere antatt. "
I tillegg indikerer røntgenopplysningene også at stråling fra materiale som omgir dette sorte hullet, konsekvent har overgått det som kalles Eddington-grensen, som er definert som en balanse mellom det ytre trykket for stråling fra den varme gassen og det indre trekket av tyngdekraften av det sorte hullet.
Å se bevis på en så rask vekst kan hjelpe astronomer til å forstå hvordan supermassive sorte hull var i stand til å nå masser som er omtrent en milliard ganger høyere enn solen da universet bare var rundt en milliard år gammelt.
"Denne hendelsen viser at sorte hull virkelig kan vokse til ekstremt høye priser," sa medforfatter Stefanie Komossa fra QianNan Normal University for Nationalities i Duyun City, Kina. "Dette kan hjelpe deg med å forstå hvor tidlige svarte hull ble."
Lin og teamet hans vil fortsette å overvåke denne hendelsen, og de forventer at røntgenlysstyrken vil forsvinne i løpet av de neste årene, noe som betyr at tilgangen på ‘mat’ til denne lange lunsjen snart vil bli fortært.
For videre lesning:
Paper: En sannsynlig tiår lang hendelse av tidevannsforstyrrelser
Lins blogginnlegg på Chandra-nettstedet
Pressemelding fra Chandra
Ytterligere bilder og informasjon fra Chandra
