Ett relativt litet svart hål producerar oerhört kraftfulla strålar samtidigt som det skapar en enorm bubbla med het gas. Men det mest ovanliga inslaget i detta anmärkningsvärda svarta hål är inte dess energiproduktion, utan på vilket sätt det avger energi.
"Energiproduktionen är imponerande, men kan jämföras med röntgenstrålningens ljusstyrka hos så kallade Ultraluminösa röntgenkällor," säger Manfred Pakull, huvudförfattaren till ett nytt papper som publicerades idag i Nature. "Uppfattningen att det finns kraftverk som genererar större delen av sin energi i form av strålar (kinetisk energi) och inte som strålning (fotoner) är ganska ny."
Svarta hål är kända för att släppa en otrolig mängd energi när de sväljer materien, och som Pakull berättade för Space Magazine, trodde man tidigare att det mesta av energin kom ut i form av strålning, främst röntgenstrålar. Men detta nya gasblåsande svarta hål, kallad S26, visar att vissa svarta hål kan frigöra minst lika mycket energi, och kanske mycket mer, i form av kollimerade strålar med snabb rörliga partiklar.
"Detta svarta hål är bara några få solmassor, men är en verklig miniatyrversion av de mest kraftfulla kvasarerna och radiogalaxier," sade Pakull, "som innehåller svarta hål med massor av några miljoner gånger solens."
Detta objekt är en mikrokvasar, som bildas av två föremål - antingen en vit dvärg, neutronstjärna eller ett svart hål, tillsammans med en följeslagare. Röntgenstrålarna produceras av material som faller från en komponent till en annan och kan producera strålar med hög hastighet partiklar. De snabba strålarna smälter in i den omgivande interstellära gasen, värmer den och utlöser en expanderande bubbla av varm gas och ultrasnabba partiklar som kolliderar vid olika temperaturer.
Av de dussin mikrokvarnarna som har hittats i Vintergalaxen är de flesta bubblorna ganska små, mindre än tio ljusår. Men den här är 1 000 ljusår bred. Dessutom är denna mikroquasar tiotals gånger kraftigare än de som tidigare sett.
Med hjälp av ESO: s Very Large Telescope och NASA: s Chandra röntgen-teleskop, Pakull och hans team kunde observera områdena där jetserna krossade in i den interstellära gasen runt det svarta hålet, och såg att bubblan med varm gas blåses upp med en hastighet av nästan en miljon kilometer i timmen.
Strålarna är lika imponerande, ungefär 300 parsecs långa, och även om kraftfulla jetstrålar har setts från supermassiva svarta hål, ansågs de vara mindre frekventa i den mindre mikroquasarsorten. Denna nya upptäckt kan ha astronomer som tittar närmare på andra mikrokvarnar.
"Strålens längd i NGC 7793 är fantastisk jämfört med storleken på det svarta hålet från vilket de lanseras," sa medförfattaren Robert Soria. "Om det svarta hålet krymps till storleken på en fotboll skulle varje jet sträcka sig från jorden till utanför Plutos bana."
S26 ligger 12 miljoner ljusår bort, i utkanten av spiralgalaxen NGC 7793. Från bubblans storlek och expansionshastighet har astronomerna funnit att jetaktiviteten måste ha pågått i minst 200 000 år.
Vad gör Pakull och hans team med all denna otroliga hastighet, storlek och aktivitet, som framtiden för denna mikroquasar?
"Ja, expansionshastigheten (275 km / s) är ganska imponerande, men den kommer att minska med tiden," sa Pakull till Space Magazine. ”Om det var mycket lägre vid, säg, 70 km / s, skulle den chockade gasen inte släppa ut så mycket optiskt ljus (till exempel Balmer-serien av väte) och vi hade inte upptäckt bubblan. Framtiden för S26 beror på utvecklingen av den centrala mikroquasaren som avger strålarna. Jag förväntar mig att det kan vara aktivt i ytterligare 100 000 till några miljoner år. ”
Pakull sa att det är intressant att föreställa sig vad som skulle hända om mikroqusaren plötsligt slutade släppa ut jetstrålarna. "Då skulle bubblan inte plötsligt försvinna utan lysa som tidigare i ytterligare 100 000 år," sade han. "Det skulle likna en supernova-rest, om än med 100 gånger högre energiinnehåll."
Pakull tillade att denna nya upptäckt kommer att hjälpa astronomer att förstå likheten mellan små svarta hål bildade av exploderade stjärnor och de supermassiva svarta hålen i galaxernas centrum, och han hoppas att detta arbete kommer att stimulera mer teoretiskt arbete i hur svarta hål producerar energi.
Källor: ESO, e-postutbyte med Manfred Pakull.
