Ger ett avlägset svart hål en ny definition av smärta och lidande?
Det svarta hålet, som heter XJ1500 + 0154, verkar vara den verkliga ekvivalenten till Pit of Carkoon, häckplatsen för den mäktiga Sarlaccen i Star Wars, som långsamt smälte sina offer.
För över tio år sedan rivde detta jätte- svarta hål isär en stjärna och har sedan dess fortsatt en väldigt lång lunch med fest på stjärnorna. Astronomer har noggrant övervakat denna långsamma "matsmältning", eftersom det är så ovanligt för de som kallas tidvattenstörningshändelser (TDE), där tidvattenkrafter från svarta hål sliter stjärnor från varandra.
"Vi har bevittnat en stjärnas spektakulära och långvariga bortgång," sade Dacheng Lin från University of New Hampshire i Durham, New Hampshire, som ledde observationerna av denna händelse. "Dussintals händelser i tidvattenstörningar har upptäckts sedan 1990-talet, men ingen som förblev ljusa nästan så länge som den här."
Denna årtionden-högtid har pågått tio gånger längre än någon annan observerad TDE.
XJ1500 + 0154 ligger i en liten galax cirka 1,8 miljarder ljusår från Jorden, och tre teleskoper har övervakat denna röntgenhändelse: Chandra X-ray Observatory, Swift-satelliten och XMM-Newton.
TDE: er skiljer sig från en annan, mer vanlig svarthålsrelaterad källa till röntgenstrålar i galaxen, aktiva galaktiska kärnor (AGN). Liksom matsmältningen av Sarlacc kan AGN: s verkligen pågå i tusentals år. Det här är supermassiva svarta hål i mitten av galaxer som drar in omgivande gas och "avger stora mängder strålning, inklusive röntgenstrålar", förklarade Lin i ett blogginlägg på Chandra-webbplatsen. "Strålning från AGN: er varierar inte mycket eftersom gasen som omger dem sträcker sig i stor skala och kan pågå i tiotusentals år."
Däremot är TDE: er relativt kortlivade, varar bara några månader. Under en TDE kastas en del av det stjärna skräpet utåt i höga hastigheter, medan resten faller mot det svarta hålet. När det rör sig inåt för att konsumeras av det svarta hålet, värms materialet upp till miljoner grader, vilket genererar en distinkt röntgenstrålning.
XJ1500 + 0154 har gett en utomordentligt lång, ljus fas som sträcker sig över tio år. Lin och hans team sa att en förklaring kan vara den mest massiva stjärnan som någonsin har rivits helt ihop under en TDE.
"För att händelsen ska hålla så länge vid så hög ljusstyrka krävs full störning av en relativt massiv stjärna, ungefär dubbelt så mycket som solens massa," skrev Lin; emellertid, ”störningar av sådana massiva stjärnor av SMBH är mycket osannolika eftersom stjärnorna denna massiva är sällsynta i de flesta galaxer, såvida inte galaxen är ung och aktivt bildande stjärnor, som i vårt fall.
Så en annan troligare förklaring är att detta är den första TDE som observerades där en mindre stjärna rivits helt ihop.
Lin sa också att denna händelse har breda konsekvenser för fysik i svart hål.
"För att helt förklara den superlånga varaktigheten för vår händelse krävs tillämpning av nyligen teoretiska framsteg på studiet av TDE," skrev han. ”Under de senaste två åren upptäckte flera grupper oberoende av att det kan ta lång tid efter störningen av stjärnan för att stjärna skräp att sätta sig på tillskärningsskivan och i SMBH. Därför kan händelsen utvecklas mycket långsammare än tidigare trott. ”
Dessutom indikerar röntgenuppgifterna också att strålning från material som omger detta svarta hål konsekvent har överträffat vad som kallas Eddington-gränsen, som definieras som en balans mellan strålningens utåttryck från den heta gasen och tyngdkraften inåt av det svarta hålet.
Att se bevis på en sådan snabb tillväxt kan hjälpa astronomer att förstå hur supermassiva svarta hål kunde nå massor som är ungefär en miljard gånger högre än solen när universum bara var cirka en miljard år gammal.
"Denna händelse visar att svarta hål verkligen kan växa till utomordentligt höga priser", sa medförfattaren Stefanie Komossa från QianNan Normal University for Nationalities i Duyun City, Kina. "Detta kan hjälpa till att förstå hur äldre svarta hål blev."
Lin och hans team kommer att fortsätta att övervaka denna händelse, och de förväntar sig att röntgenens ljusstyrka försvinner under de närmaste åren, vilket innebär att tillgången på 'mat' för denna långa lunch snart kommer att konsumeras.
För vidare läsning:
Papper: En trolig årtionds långvarig händelse av tidvattenstörningar
Lins blogginlägg på Chandra-webbplatsen
Chandra pressmeddelande
Ytterligare bilder och information från Chandra
