Het lijkt erop dat het universum een ​​vreemd gevoel voor humor heeft. Terwijl een met een kroon bedekt virus de wereld overspoelt, een andere geheel andere corona op ongeveer 100 miljoen lichtjaar van de aarde is op mysterieuze wijze verdwenen.

Voor de eerste keer, astronomen van het MIT en elders hebben gekeken naar de corona van een superzwaar zwart gat, de ultraheldere, miljard graden ring van hoogenergetische deeltjes die de waarnemingshorizon van een zwart gat omcirkelt, werd abrupt vernietigd.

De oorzaak van deze dramatische transformatie is onduidelijk, hoewel de onderzoekers vermoeden dat de bron van de ramp mogelijk een ster was die gevangen was in de zwaartekracht van het zwarte gat. Als een kiezelsteen die in een versnellingsbak wordt gegooid, de ster is mogelijk door de schijf van wervelend materiaal van het zwarte gat geketst, waardoor alles in de buurt, inclusief de hoogenergetische deeltjes van de corona, om plotseling in het zwarte gat te vallen.

Het resultaat, zoals de astronomen hebben waargenomen, was een steile en verrassende daling van de helderheid van het zwarte gat, met een factor 10, 000, in minder dan een jaar.

"We verwachten dat dergelijke grote veranderingen in de helderheid zullen variëren op tijdschalen van vele duizenden tot miljoenen jaren, " zegt Erin Kara, assistent-professor natuurkunde aan het MIT. "Maar in dit object, we zagen het veranderen met 10, 000 meer dan een jaar, en het veranderde zelfs met een factor 100 in acht uur, dat is gewoon totaal ongehoord en echt verbijsterend."

Na de verdwijning van de corona, astronomen bleven toekijken hoe het zwarte gat langzaam materiaal van zijn buitenranden begon samen te trekken om zijn wervelende accretieschijf te hervormen, die op zijn beurt hoogenergetische röntgenstralen begon op te spinnen dicht bij de waarnemingshorizon van het zwarte gat. Op deze manier, over een paar maanden, het zwarte gat was in staat om een ​​nieuwe corona te genereren, bijna terug naar zijn oorspronkelijke helderheid.

"Dit lijkt de eerste keer dat we ooit een corona voor het eerst zien verdwijnen, maar dan ook zelf weer opbouwen, en we bekijken dit in realtime, " zegt Kara. "Dit zal heel belangrijk zijn om te begrijpen hoe de corona van een zwart gat in de eerste plaats wordt verwarmd en aangedreven."

Kara en haar co-auteurs, waaronder hoofdauteur Claudio Ricci van Universidad Diego Portales in Santiago, Chili, hebben hun bevindingen vandaag gepubliceerd in Astrofysische journaalbrieven . Co-auteurs van MIT zijn onder meer Ron Remillard, en Dheeraj Pasham.

Een wendbare wasmachine

In maart 2018, een onverwachte uitbarsting verlichtte het zicht van ASSASN, de All-Sky geautomatiseerde enquête voor Super-Novae, die de hele nachtelijke hemel inspecteert op supernova-activiteit. Het onderzoek registreerde een flits van 1ES 1927+654, een actieve galactische kern, of AGN, dat is een soort superzwaar zwart gat met een meer dan normale helderheid in het centrum van een melkwegstelsel. ASSASN merkte op dat de helderheid van het object steeg tot ongeveer 40 keer de normale helderheid.

"Dit was een AGN waar we min of meer van wisten, maar het was niet heel bijzonder, " zegt Kara. "Toen merkten ze dat deze alledaagse AGN plotseling helder werd, die onze aandacht trok, en we begonnen veel andere telescopen op veel andere golflengten te richten om ernaar te kijken."

Het team gebruikte meerdere telescopen om het zwarte gat in de röntgenstraling te observeren, optisch, en ultraviolette golfbanden. De meeste van deze telescopen werden periodiek op het zwarte gat gericht, bijvoorbeeld het vastleggen van waarnemingen voor een hele dag, elke zes maanden. Het team keek ook dagelijks naar het zwarte gat met NASA's NICER, een veel kleinere röntgentelescoop, die is geïnstalleerd aan boord van het internationale ruimtestation, met detectoren die zijn ontwikkeld en gebouwd door onderzoekers van MIT.

"NICER is geweldig omdat het zo wendbaar is, " zegt Kara. "Het is deze kleine wasmachine die rond het ISS stuitert, en het kan een ton röntgenfotonen verzamelen. Elke dag, NICER zou even snel naar deze AGN kunnen kijken, ga dan weg en ga iets anders doen."

Met frequente observaties, de onderzoekers waren in staat om het zwarte gat te vangen toen het plotseling in helderheid daalde, in vrijwel alle golfbanden die ze hebben gemeten, en vooral in de hoogenergetische röntgenband - een waarneming die aangaf dat de corona van het zwarte gat volledig en plotseling was verdampt.

"Nadat ASSASN het door deze enorme gekke uitbarsting zag gaan, we keken toe hoe de corona verdween, " herinnert Kara zich. "Het werd ondetecteerbaar, die we nog nooit eerder hebben gezien."

Een schokkende flits

Natuurkundigen weten niet precies waardoor een corona ontstaat, maar ze denken dat het iets te maken heeft met de configuratie van magnetische veldlijnen die door de accretieschijf van een zwart gat lopen. In de buitenste regionen van de wervelende schijf van materiaal van een zwart gat, magnetische veldlijnen zijn min of meer in een eenvoudige configuratie. dichterbij, en vooral in de buurt van de waarnemingshorizon, materiële cirkels met meer energie, op een manier waardoor magnetische veldlijnen kunnen draaien en breken, dan opnieuw verbinden. Deze wirwar van magnetische energie kan deeltjes doen rondwervelen die dicht bij het zwarte gat wervelen, tot het niveau van hoogenergetische röntgenstralen, vormen de kroonachtige corona die het zwarte gat omringt.

Kara en haar collega's geloven dat als een eigenzinnige ster inderdaad de boosdoener was van de verdwijning van de corona, het zou eerst uiteengereten zijn door de aantrekkingskracht van het zwarte gat, stellaire puin verspreid over de accretieschijf. Dit kan de tijdelijke flits in helderheid hebben veroorzaakt die ASSASN heeft vastgelegd. Deze "getijdenverstoring, " zoals astronomen zo'n schokkende gebeurtenis noemen, zou hebben geleid tot een groot deel van het materiaal in de schijf om plotseling in het zwarte gat te vallen. Het kan ook zijn dat de magnetische veldlijnen van de schijf zodanig uit balans zijn geraakt dat het niet langer een hoogenergetische corona kon genereren en ondersteunen.

Dit laatste punt is potentieel belangrijk om te begrijpen hoe corona's zich voor het eerst vormen. Afhankelijk van de massa van een zwart gat, er is een bepaalde straal waarbinnen een ster zeer zeker naar binnen zal worden getrokken door de zwaartekracht van een zwart gat.

"Wat ons dat vertelt, is dat als alle actie plaatsvindt binnen die straal van getijdenverstoring, dat betekent dat de magnetische veldconfiguratie die de corona ondersteunt binnen die straal moet zijn, " zegt Kara. "Wat betekent dat, voor elke normale corona, de magnetische velden binnen die straal zijn verantwoordelijk voor het creëren van een corona."

De onderzoekers berekenden dat als een ster inderdaad de oorzaak was van de ontbrekende corona van het zwarte gat, en als zich een corona zou vormen in een superzwaar zwart gat van vergelijkbare grootte, het zou dit doen binnen een straal van ongeveer vier lichtminuten - een afstand die zich ruwweg vertaalt naar ongeveer 75 miljoen kilometer van het centrum van het zwarte gat.

"Met het voorbehoud dat deze gebeurtenis plaatsvond door een stellaire getijdenverstoring, dit zou een van de strengste beperkingen zijn die we hebben op waar de corona moet bestaan, ' zegt Kara.

De corona is sindsdien hervormd, oplichten in hoogenergetische röntgenstralen die het team ook kon waarnemen. Het is niet meer zo helder als het ooit was, maar de onderzoekers blijven het volgen, hoewel minder vaak, om te zien wat dit systeem nog meer in petto heeft.

“We willen het in de gaten houden, " zegt Kara. "Het is nog steeds in deze ongewone staat van hoge flux, en misschien doet het weer iets geks, dus dat willen we niet missen."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.