W centrum galaktyki NGC 1275, najjaśniejszej w Gromadzie w Perseuszu oddalonej od nas o ok. 230 mln lat świetlnych, znajduje się supermasywna czarna dziura. Astronomom udało się zarejestrować, jak wspomniana czarna dziura pochłania materię. Najpierw dostrzeżono rozbłysk w promieniowaniu rentgenowskim, co wskazywało na wzrost tempa tego procesu. Po około 300 dniach dostrzegli skutki tego posiłku, czyli dwa potężne dżety emitujące promieniowanie w całym widmie elektromagnetycznym, szczególnie w zakresie fal radiowych.
WIDEO…
Posiłek czarnej dziury
Z dotychczasowych obserwacji wynika, że aktywnie pochłaniające materię supermasywne czarne dziury znajdują się w obszarach określanych jako aktywne jądra galaktyk (AGN). Ich ogromna grawitacja rozgrzewa otaczającą materię, sprawiając, że świeci ona bardzo jasno. Emisję tę wzmacnia materia kierowana ku biegunom centralnej czarnej dziury, skąd zostaje wyrzucona w postaci dżetów.
Wystrzelone z aktywnego jądra NGC 1275 dżety mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia ogólnego związku między otaczającym i zasilającym czarną dziurę dyskiem materii, zwanym dyskiem akrecyjnym, a wyrzucanymi przez nią dżetami. To tak zwane sprzężenie dysku z dżetem jest niezbędne do lepszego zrozumienia, jak czarne dziury wpływają na powstawanie gwiazd w swoich galaktykach, a tym samym na rozwój tych galaktyk.
Dodajmy, że prowadzenie tego typu obserwacji jest wyjątkowo skomplikowane. Najlepszym instrumentem do tego jest teleskop rentgenowski Chandra, niestety nie jest on wyznaczony do prowadzenia obserwacji galaktyki NGC 1275. Na szczęście kosmiczne obserwatorium NASA Swift od wystrzelenia w 2004 roku zgromadziło ogromną ilość danych dotyczących NGC 1275 i jej centralnej supermasywnej czarnej dziury.
Aktywne jądro galaktyki
– Obserwowanie wewnętrznego obszaru tego konkretnego aktywnego jądra galaktyki jest dość trudne, ponieważ NGC 1275 znajduje się w centrum ogromnej Gromady w Perseuszu, której promieniowanie zakłóca nasze obserwacje. Opracowaliśmy model, który pozwolił nam usunąć emisję gromady z archiwalnych danych Swifta. Dzięki temu udało nam się zobaczyć zmiany strumienia promieniowania rentgenowskiego pochodzącego z gazu opadającego na czarną dziurę w NGC 1275 w latach 2007–2025 – powiedziała w rozmowie z portalem space.com kierująca zespołem badawczym Sarah Ketchum z Uniwersytetu Michigan.
Sarah Ketchum dodaje, że badano już inne galaktyki z aktywnymi jądrami i znaleziono dowody na sprzężenie między akrecją gazu, śledzoną w promieniowaniu rentgenowskim, a wyrzucaniem gazu w dżetach, śledzonym w promieniowaniu radiowym.
– Jednak NGC 1275 lepiej niż jakikolwiek inny układ ukazuje wpływ dżetów czarnej dziury na otoczenie w dużych skalach przestrzennych – podkreśla uczona.
Miliard mas Słońca
Opisywany najsilniejszy zarejestrowany dotąd rozbłysk rentgenowski NGC 1275 został zaobserwowany w lutym 2023 roku. Epizod trwał krócej niż 60 dni i obejmował dwa pięciodniowe rozbłyski, podczas których jasność rentgenowska aktywnego jądra w sercu NGC 1275 wzrosła dwukrotnie.
Rozbłyski były tak silne, że zespół musiał wykluczyć jako ich przyczynę zdarzenie rozerwania pływowego (TDE) gwiazdy. Do rozerwania dochodzi, gdy orbita gwiazdy przechodzi zbyt blisko supermasywnej czarnej dziury, w obszar jej potężnego oddziaływania grawitacyjnego. Powoduje to ogromne siły pływowe, które jednocześnie ściskają i rozciągają gwiazdę, poddając ją „spaghettyzacji” i pozwalając czarnej dziurze posilić się plazmowym makaronem. W tym wypadku udało się wykluczyć taki scenariusz, w związku z czym, zdaniem zespołu, rozbłyski były prawdopodobnie spowodowane gwałtownym wzrostem tempa akrecji materii na czarną dziurę.
Analizując dane zebrane przez satelitę Swift, zespół zdołał nawet oszacować promień obszaru, z którego aktywne jądro galaktyki emituje promieniowanie. Ponieważ rozmiar czarnej dziury jest bezpośrednio związany z jej masą, badacze mogli dzięki temu określić zakres możliwej masy czarnej dziury w sercu NGC 1275. Ustalili, że masa tej supermasywnej czarnej dziury wynosi od 100 milionów do miliarda mas Słońca.
Następnie zespół porównał swoje dane z dostępnymi danymi radiowymi, aby lepiej zrozumieć związek między emisją rentgenowską a dżetami radiowymi, które zaburzają gaz w NGC 1275.
Ketchum dodała, że wraz ze współpracownikami znalazła wstępne przesłanki wskazujące na około 300-dniowe opóźnienie między rozbłyskiem rentgenowskim a emisją fal radiowych. Wskazuje ono na czas potrzebny plazmie na przebycie drogi od podstawy dżetu do zagęszczenia lub fali uderzeniowej powstającej w miejscu, gdzie uderza ona w otaczający gaz lub pył.
Publikacja astronomów została przyjęta przez „Astrophysical Journal Letters”, a jej nierecenzowana wersja jest dostępna w repozytorium arXiv.
