NASA sleduje dvě černé díry, které trhají vzdálenou galaxii

Astronomové odhalili periodické světelné emise ze dvou obíhajících černých děr, které narušují mračno plynu v galaxii vzdálené miliardu světelných let. Tento jev, pojmenovaný AT 2021hdr, poukazuje na dynamiku černých děr, které při svém obíhání spotřebovávají a vyvrhují plyn, a nabízí tak pohled na vesmírné interakce. Astronomové na základě dat z observatoře Swift identifikovali mimořádný opakující se signál ze dvou masivních černých děr.

Tato událost, známá jako AT 2021hdr, ukazuje dvojici obíhajících černých děr, které narušují plynný oblak a vytvářejí periodické světelné oscilace detekovatelné na různých vlnových délkách. Tento systém, který se nachází v souhvězdí Cygnus, poskytuje bezprecedentní pohled na to, jak supermasivní černé díry interagují se svým okolím.

Černé díry narušují plynné mračno ve vzdálené galaxii
Vědci využívající Neil Gehrels Swift Observatory z NASA poprvé zaznamenali signály dvou masivních černých děr, které narušují plynné mračno v centru vzdálené galaxie. „Jde o velmi podivnou událost zvanou AT 2021hdr, která se opakuje každých několik měsíců,“ vysvětlila Lorena Hernández-Garcíaová, astrofyzička z Millennium Institute of Astrophysics a University of Valparaíso v Chile. „Domníváme se, že černé díry pohltily oblak plynu. Jak kolem sebe obíhají, černé díry s oblakem interagují, rozrušují jeho plyn a spotřebovávají ho. To vytváří oscilační vzor ve světle z pozorovaného systému.“

Hernández-Garcíaová vedla studii AT 2021hdr, která byla publikována 13. listopadu 2024 v časopise Astronomy and Astrophysics.

Dvojice monstrózních černých děr víří v oblaku plynu na tomto uměleckém konceptu AT 2021hdr, opakovaného výtrysku studovaného observatoří NASA Neila Gehlse Swift a Zwicky Transient Facility (ZTF) na Palomar Observatory v Kalifornii.

Dvojitá černá díra v souhvězdí Labutě
Dvojitá černá díra se nachází v centru galaxie s názvem 2MASX J21240027+3409114, která leží ve vzdálenosti 1 miliardy světelných let v severním souhvězdí Cygnus. Dvojice je od sebe vzdálena asi 26 miliard kilometrů, což je natolik blízko, že cesta světla mezi nimi trvá pouze jeden den. Dohromady mají 40milionkrát větší hmotnost než Slunce. Vědci odhadují, že černé díry dokončí jeden oběh každých 130 dní a přibližně za 70 000 let se srazí a splynou.

Zjištění události a počáteční pozorování
AT 2021hdr byla poprvé spatřena v březnu 2021 zařízením ZTF (Zwicky Transient Facility) pod vedením Caltechu na observatoři Palomar v Kalifornii. Byla označena jako potenciálně zajímavý zdroj pomocí programu ALeRCE (Automatic Learning for the Rapid Classification of Events). Tento multidisciplinární tým kombinuje nástroje umělé inteligence s lidskými znalostmi, aby astronomické komunitě hlásil události na noční obloze s využitím množství dat shromážděných přehlídkovými programy, jako je ZTF.

„Ačkoli se původně předpokládalo, že tato erupce je supernova, výbuchy v roce 2022 nás přiměly přemýšlet o jiných vysvětleních,“ uvedla spoluautorka Alejandra Muñoz-Arancibiaová, členka týmu ALeRCE na Chilské univerzitě. „Každá další událost nám pomohla zpřesnit náš model toho, co se v systému děje.“ Od prvního vzplanutí zaznamenává ZTF výtrysky z AT 2021hdr každých 60 až 90 dní.

Hernández-Garcíaová a její tým pozorují zdroj pomocí observatoře Swift od listopadu 2022. Swift jim pomohl určit, že dvojitá černá díra produkuje oscilace v ultrafialovém a rentgenovém světle ve stejných časových škálách, jako je ZTF pozoruje ve viditelném oboru.

Zpřesnění modelu narušení slapových sil
Výzkumníci provedli eliminaci různých modelů typu Goldilocks, aby vysvětlili to, co viděli v datech.
Zpočátku se domnívali, že signál by mohl být vedlejším produktem běžné aktivity v galaktickém centru. Poté zvažovali, zda by příčinou nemohl být slapové roztržení – zničení hvězdy, která se zatoulala příliš blízko k jedné z černých děr.

Nakonec se rozhodli pro jinou možnost, a to pro slapové roztržení oblaku plynu, který byl větší než samotná dvojice černých děr. Když se mrak střetl s černými dírami, gravitace ho roztrhala, vytvořila se kolem dvojice vlákna a třením se začala zahřívat. V blízkosti černých děr byl plyn obzvláště hustý a horký. Jak černé díry obíhají, složitá souhra sil při každé rotaci vyvrhne část plynu ze systému. Tyto interakce způsobují fluktuace světla, které pozorují Swift i ZTF.

Studie budoucnosti a kosmické pohledy
Hernández-Garcíaová a její tým plánují pokračovat v pozorování AT 2021hdr, aby lépe porozuměli systému a vylepšili své modely. Zajímají se také o studium její domovské galaxie, která v současné době splývá s jinou blízkou galaxií – o této události poprvé informovali ve svém článku.

„Je neuvěřitelné, že se Swift blíží ke svému 20. výročí vypuštění a že stále pomáhá komunitě dosahovat nových vědeckých výsledků,“ řekl S. Bradley Cenko, hlavní výzkumný pracovník Swiftu v Goddardově středisku vesmírných letů NASA v Greenbeltu ve státě Maryland. „Je toho ještě tolik, co nás může naučit o našem neustále se měnícím vesmíru.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/twin-titans-nasa-tracks-two-monster-black-holes-tearing-up-a-distant-galaxy-video/

autor: František Martinek