science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Markarian 1018:Uithongeringsdieet voor zwart gat dimt briljant sterrenstelsel

Credit Röntgenfoto:NASA/CXC/Univ of Sydney/R.McElroy et al, Optisch:ESO/CARS-onderzoek

Astronomen hebben mogelijk het mysterie van het eigenaardige vluchtige gedrag van een superzwaar zwart gat in het centrum van een melkwegstelsel opgelost. Gecombineerde gegevens van NASA's Chandra X-ray Observatory en andere observatoria suggereren dat het zwarte gat niet langer genoeg brandstof krijgt om zijn omgeving helder te laten schijnen.

Veel sterrenstelsels hebben een extreem heldere kern, of kern, aangedreven door materiaal dat in de richting van een superzwaar zwart gat valt. Deze zogenaamde "actieve galactische kernen" of AGN, behoren tot de helderste objecten in het heelal.

Astronomen classificeren AGN in twee hoofdtypen op basis van de eigenschappen van het licht dat ze uitstralen. Het ene type AGN is meestal helderder dan het andere. Over het algemeen wordt aangenomen dat de helderheid afhangt van een of beide van twee factoren:de AGN kan worden verduisterd door omringend gas en stof, of het kan intrinsiek zwak zijn omdat de voedingssnelheid van het superzware zwarte gat laag is.

Er is waargenomen dat sommige AGN's in de loop van slechts 10 jaar één keer tussen deze twee typen zijn veranderd, een oogwenk in astronomische termen. Echter, de AGN die is gekoppeld aan de melkweg Markarian 1018 onderscheidt zich door twee keer van type te veranderen, van een vage naar een heldere AGN in de jaren tachtig en daarna weer terug naar een vage AGN in de afgelopen vijf jaar. Er is waargenomen dat een handvol AGN deze volledige cyclusverandering heeft doorgevoerd, maar nooit eerder is er zo'n gedetailleerd onderzoek naar gedaan. Tijdens de tweede typewisseling werd de Markarian 1018 AGN tussen 2010 en 2016 acht keer zwakker op röntgenfoto's.

Na de wispelturige aard van de AGN te hebben ontdekt tijdens een onderzoeksproject met behulp van ESO's Very Large Telescope (VLT), astronomen vroegen en kregen tijd om het te observeren met zowel NASA's Chandra X-ray Observatory en Hubble Space Telescope. De bijbehorende afbeelding toont de AGN in optisch licht van de VLT (links) met een Chandra-afbeelding van het centrale gebied van de melkweg in röntgenstralen die de puntbron voor de AGN laat zien (rechts).

Gegevens van telescopen op de grond, waaronder de VLT, stelden de onderzoekers in staat een scenario uit te sluiten waarin de toename van de helderheid van de AGN werd veroorzaakt door het zwarte gat dat een enkele ster verstoort en opslokt. De VLT-gegevens doen ook twijfel rijzen over de mogelijkheid dat veranderingen in de verduistering door tussenkomend gas veranderingen in de helderheid van de AGN veroorzaken.

Echter, het ware mechanisme dat verantwoordelijk is voor de verrassende variatie van de AGN bleef een mysterie totdat de gegevens van Chandra en Hubble werden geanalyseerd. Chandra-waarnemingen in 2010 en 2016 toonden overtuigend aan dat verduistering door tussenliggend gas niet verantwoordelijk was voor de afname van de helderheid. In plaats daarvan, modellen van het optische en ultraviolette licht gedetecteerd door Hubble, NASA's Galaxy Evolution Explorer (GALEX) en de Sloan Digital Sky Survey in de heldere en zwakke staten toonden aan dat de AGN was vervaagd omdat het zwarte gat werd uitgehongerd door invallend materiaal. Deze hongersnood verklaart ook de vervaging van de AGN in röntgenstralen.

Een mogelijke verklaring voor deze hongersnood is dat de brandstoftoevoer wordt verstoord. Deze verstoring kan worden veroorzaakt door interacties met een tweede superzwaar zwart gat in het systeem. Een binair zwart gat is mogelijk omdat het sterrenstelsel het product is van een botsing en samensmelting tussen twee grote sterrenstelsels, die elk waarschijnlijk een superzwaar zwart gat in het midden bevatten.

De lijst met observatoria die bij deze bevinding zijn gebruikt, omvat ook NASA's Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) -missie en Swift-ruimtevaartuig.

Twee papieren, een met de eerste auteur van Bernd Husemann (voorheen bij ESO en momenteel bij het Max Planck Institute for Astronomy) en de andere met Rebecca McElroy (Universiteit van Sydney), waarin deze resultaten werden beschreven, verscheen in het septembernummer van 2016 Astronomie en astrofysica logboek.