In het centrum van een ver sterrenstelsel, een zwart gat verbruikt langzaam een ​​schijf gas die eromheen wervelt als water dat door een afvoer stroomt. Terwijl een gestage stroom gas in de gapende muil wordt getrokken, ultrahete deeltjes verzamelen zich dicht bij het zwarte gat, boven en onder de schijf, het genereren van een schitterende röntgengloed die op 300 miljoen lichtjaar afstand op aarde te zien is. Deze verzamelingen van ultraheet gas, zwarte gat corona's genoemd, waarvan bekend is dat ze merkbare veranderingen in hun helderheid vertonen, tot 100 keer ophelderen of dimmen als een zwart gat zich voedt.

Maar twee jaar geleden astronomen keken vol ontzag toe hoe röntgenstralen van de corona van het zwarte gat in een sterrenstelsel dat bekend staat als 1ES 1927+654 volledig verdwenen, vervagen met een factor 10, 000 in ongeveer 40 dagen. Bijna onmiddellijk begon het terug te kaatsen, en ongeveer 100 dagen later was het bijna 20 keer helderder geworden dan voor de gebeurtenis.

Het röntgenlicht van een corona van een zwart gat is een direct bijproduct van de voeding van het zwarte gat, dus de verdwijning van dat licht uit 1ES 1927+654 betekent waarschijnlijk dat de voedselvoorziening was afgesneden. In een nieuwe studie in de Astrofysische journaalbrieven , wetenschappers veronderstellen dat een weggelopen ster mogelijk te dicht bij het zwarte gat is gekomen en uit elkaar is gescheurd. Als dit het geval was, snel bewegend puin van de ster kan door een deel van de schijf zijn gecrasht, het gas kort verspreiden.

"Normaal zien we dit soort variaties niet bij het aangroeien van zwarte gaten, " zei Claudio Ricci, een assistent-professor aan de Diego Portales University in Santiago, Chili, en hoofdauteur van de studie. "Het was zo vreemd dat we eerst dachten dat er misschien iets mis was met de gegevens. Toen we zagen dat het echt was, het was heel spannend. Maar we hadden ook geen idee waar we mee te maken hadden; niemand met wie we spraken had zoiets gezien."

Bijna elk sterrenstelsel in het universum kan in het centrum een ​​superzwaar zwart gat bevatten, zoals die in 1ES 1927+654, met massa's die miljoenen of miljarden keren groter zijn dan onze zon. Ze groeien door het gas te consumeren dat hen omringt, ook wel bekend als een accretieschijf. Omdat zwarte gaten geen licht uitstralen of reflecteren, ze zijn niet direct te zien, maar het licht van hun corona's en accretieschijven biedt een manier om meer te weten te komen over deze donkere objecten.

De sterhypothese van de auteurs wordt ook ondersteund door het feit dat een paar maanden voordat het röntgensignaal verdween, observatoria op aarde zagen de schijf aanzienlijk helderder worden in de golflengten van zichtbaar licht (die zichtbaar zijn voor het menselijk oog). Dit kan het gevolg zijn van de eerste botsing van het stellaire puin met de schijf.

Dieper graven

De verdwijningsgebeurtenis in 1ES 1927+654 is uniek, niet alleen vanwege de dramatische verandering in helderheid, maar ook vanwege hoe grondig astronomen het hebben kunnen bestuderen. De uitbarsting van zichtbaar licht bracht Ricci en zijn collega's ertoe om follow-up monitoring van het zwarte gat aan te vragen met behulp van NASA's Neutron star Interior Composition Explorer (NICER), een röntgentelescoop aan boord van het internationale ruimtestation. In totaal, NICER heeft het systeem gedurende 15 maanden 265 keer geobserveerd. Aanvullende röntgenmonitoring werd verkregen met NASA's Neil Gehrels Swift Observatory - die het systeem ook in ultraviolet licht heeft waargenomen - evenals NASA's Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) en het ESA (de European Space Agency) XMM-Newton-observatorium (dat heeft NASA-betrokkenheid).

Toen het röntgenlicht van de corona verdween, NICER en Swift observeerden röntgenstralen met lagere energie van het systeem, zodat, collectief, deze observatoria zorgden tijdens het evenement voor een continue stroom van informatie.

Hoewel een eigenzinnige ster de meest waarschijnlijke boosdoener lijkt, de auteurs merken op dat er andere verklaringen kunnen zijn voor de ongekende gebeurtenis. Een opmerkelijk kenmerk van de waarnemingen is dat de algehele afname van de helderheid geen vloeiende overgang was:van dag tot dag, de lage-energetische röntgenstralen die NICER ontdekte, vertoonden een dramatische variatie, soms verandert de helderheid met een factor 100 in slechts acht uur. In extreme gevallen, Het is bekend dat corona's van zwarte gaten 100 keer helderder of zwakker worden, maar op veel langere termijnen. Zulke snelle veranderingen die maandenlang onafgebroken plaatsvonden, waren buitengewoon.

"Deze dataset bevat veel puzzels, " zei Erin Kara, een assistent-professor natuurkunde aan het Massachusetts Institute of Technology en een co-auteur van de nieuwe studie. "Maar dat is spannend, omdat het betekent dat we iets nieuws leren over het universum. We denken dat de sterhypothese een goede is, maar ik denk ook dat we deze gebeurtenis nog lang gaan analyseren."

Het is mogelijk dat dit soort extreme variabiliteit vaker voorkomt in accretieschijven van zwarte gaten dan astronomen beseffen. Veel operationele en toekomstige observatoria zijn ontworpen om te zoeken naar veranderingen op korte termijn in kosmische verschijnselen, een praktijk die bekend staat als "tijddomeinastronomie, " die meer evenementen zoals deze zou kunnen onthullen.

"Deze nieuwe studie is een goed voorbeeld van hoe flexibiliteit in observatieplanning NASA- en ESA-missies in staat stelt objecten te bestuderen die relatief snel evolueren en te zoeken naar veranderingen op langere termijn in hun gemiddelde gedrag, " zei Michael Loewenstein, een co-auteur van de studie en een astrofysicus voor de NICER-missie aan de University of Maryland College Park en NASA's Goddard Space Flight Center (GSFC) in Greenbelt, Maryland. "Komt dit voedende zwarte gat terug naar de staat waarin het verkeerde vóór de verstoring? Of is het systeem fundamenteel veranderd? We gaan door met onze observaties om erachter te komen."