Ljusekotet från en röntgenstrålning från kärnan i en galax har observerats. När stjärnan drogs in i det svarta hålet, sprutades dess material in i det svarta hålets anslutningsskiva, vilket orsakade ett plötsligt brist på strålning. Den resulterande röntgenstrålningssemissionen observerades när den träffade lokala stjärngaser och producerade ljusekot. Denna händelse ger oss en bättre inblick i hur stjärnor äts av supermassiva svarta hål och ger en metod för att kartlägga strukturen i galaktiska kärnor. Forskare tror nu att de har observationsbevis för det svårfångade molekylär torus som tros omge aktiva supermassiva svarta hål.
Ljusekon från avlägsna galaxer har observerats tidigare. Ekon från en supernova som inträffade för 400 år sedan (som nu observeras som supernovarresten SNR 0509-67.5) observerades bara här på jorden, efter att supernovas utsläpp hoppade av galaktiskt material. Detta är emellertid första gången att de energiska utsläppen från en plötslig tillströmning av materia till en supermassiv ackretionsskiva för svart hål har observerats som ekar av gaser i galaktiska kärnor. Detta är ett stort steg mot att förstå hur stjärnor konsumeras av supermassiva svarta hål. Ekot fungerar dessutom som en strålkastare och belyser den mörka stjärnmaterialet mellan stjärnorna och avslöjar en struktur som vi aldrig har sett förut.
Denna nya forskning genomfördes av ett internationellt team under ledning av Stefanie Komossa från Max Planck Institute for utomjordisk fysik i Garching, Tyskland, med hjälp av data från Sloan Digital Sky Survey. Komossa liknar denna observation med att belysa en mörk stad med ett fyrverkeri:
“Att studera kärnan i en vanlig galax är som att titta på New York-horisonten på natten under ett strömavbrott: Du kan inte lära dig mycket om byggnader, vägar och parker. Situationen förändras till exempel under ett fyrverkeri. Det är exakt samma när en plötslig skur av strålning med hög energi lyser upp en galax.”- Stefanie Komossa
En stark röntgenstråle som denna kan vara mycket svår att observera eftersom de är kortlivade utsläpp, men en enorm mängd information kan erhållas genom att se en sådan händelse om astronomer är tillräckligt snabba. Genom att analysera graden av joniserings- och hastighetsdata i de spektroskopiska emissionslinjerna för det ekade ljuset kunde Max Planck-fysikerna härleda flares placering. Inne i utsläppslinjerna finns de kosmiska "fingeravtryck" av atomerna vid källan till utsläppet, vilket leder dem till den galaktiska kärnan där ett supermassivt svart hål tros leva.
Standardmodellen för galaktiska kärnor (a.k.a. enhetlig modell av aktiva galaxer) förutspå en "molekylär torus" som omger den svarta hålets ackretionsskiva. Dessa nya observationer av galaxen med namnet SDSSJ0952 + 2143 tycks visa att röntgenstrålningen reflekterades av den galaktiska molekylära torusen (med starka järnutsläppslinjer). Detta är första gången närvaron av en möjlig torus har setts, och om bekräftat kommer astrofysiker att ha sina observationsbevis på denna teoretiska möjlighet, vilket stärker standardmodellen. Dessutom kan användning av ackretionsskivfällningar hjälpa forskare när de försöker kartlägga strukturen för andra molekylära torusar.
Att stärka observationen av ekade röntgenstrålning från torus är möjligheten att se variabla infraröda utsläpp. Detta utsläpp innebär en "sista uppmaning om hjälp" genom att det dammiga molnet snabbt värms upp av de incidentella röntgenstrålarna. Dammet har förångats strax efter.
Men hur vet de att det var en stjärna som föll in i ackretionsskivan? Förutom de starka järnledningarna finns det konstiga väteutsläppslinjer som aldrig har sett förut. Detta är ett starkt bevis på att det är skräp från en stjärna som kom för nära det svarta hålet och avlägsnade sitt vätebränsle.
Även om röntgenstrålningen har avtagit, fortsätter galaxen att observeras av röntgensatelliten Chandra. Svaga men mätbara röntgenutsläpp observeras kanske som indikerar att stjärnan fortfarande matas till ackretionsskivan. Det verkar som möjligt att mäta denna svaga utsläpp också kan vara till nytta, vilket gör det möjligt för forskare att fortsätta att kartlägga den molekylära torusen långt efter att den inledande starka röntgenemissionen har avslutats.
Källor: arXiv, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
