Ett supermassivt svart hål fångades nyligen och sopade upp en stjärna, och strömmen av partiklar som det svarta hålet spottade ut kunde avslöja en hemlig princip som styr hur galaxer växer.
Svarthålsfesten upptäcktes först den 11 november 2014 av röntgen- och radioteleskop över hela världen. Signalerna, som kom från 300 miljoner ljusår från Jorden, fångade de brutala sista ögonblicken av en stjärna, känd som en tidvattensstörningsflare. Denna explosion av elektromagnetisk energi inträffar när den enorma gravitationella dragningen av ett svart hål rivar isär en förbipasserande stjärna.
"Det svarta hålet förstör först stjärnan. Det gör en soppa ur den," sade Dheeraj Pasham, en postdoktorisk forskare vid Kavli Institute for Astrophysics and Space Research vid Massachusetts Institute of Technology och huvudförfattare till ett papper som publicerades denna vecka i Astrophysical Journal. "När detta händer ser vi en plötslig blixt av strålning på himlen. Soppen faller gradvis in i det svarta hålet, och det är så det svarta hålet matar."
Men det var en förvirrande sak med signalen: Medan mönstret i röntgensignalerna var nästan identiskt med det i radiosignalerna förknippade med händelsen, speglade radiosignalen vad som hade hänt i röntgensignalen 13 dagar tidigare. Det vill säga när röntgensignalen blev ljusare skulle radiosignalen spegla denna ökade ljusstyrka nästan två veckor senare.
Det ledde till att astronomerna antydde att källan till röntgenstrålningssignalen måste vara det som dras mot och spänning av det svarta hålet, medan radiovågorna kommer från en ström av kraftigt energimaterial som undgår det svarta hålet, kallad en relativistisk jet.
Tidigare trodde forskare att radiovågorna kom från explosionen av stjärnan när den smälldes av tidvattenvågor från det svarta hålet. Enligt denna hypotese aktiverar explosionen plasmapartiklar i det omgivande rymden, och dessa strömförande partiklar avger sedan radiovågor. Men om det var fallet, skulle det inte finnas något samband mellan radiovågorna och röntgenstrålarna som genereras av materialet som faller in i det svarta hålet, sade forskarna.
"Vi hävdar att denna koppling mellan radion och röntgenstrålningen berättar för oss att radion måste komma från strålen och att strålen regleras av tillträdet," eller tillväxten av det svarta hålet, berättade Pasham till Live Science. "Uppgifterna indikerar tydligt att allt som faller i det svarta hålet driver fram jetjet."
När det svarta hålet slukar mer av "stjärnasoppan", stärks jetstrålen från det svarta hålet. Denna studie markerar första gången som astronomer har upptäckt en sådan korrelation i ett objekt, säger forskarna.
"Detta säger oss att matningshastigheten för det svarta hålet kontrollerar styrkan hos den jet som den producerar," sade Pasham i ett uttalande. "Ett välmatat svart hål producerar en stark jet, medan ett undernärat svart hål ger en svag jet eller ingen jet alls."
Galaxy tillväxt
Pasham sa att om framtida observationer visar ett liknande mönster kan forskare börja förstå ursprunget till de mystiska jetflygningarna. Dessa strålar strömmar ut ur svarta hål med nästan ljusets hastighet, och vissa astronomer tror att strålarna kan vara källan till galaktiska kosmiska strålar, strömmar av högenergipartiklar som zoomer genom rymden över stora avstånd.
"Hur jetflygningar lanseras av svarta hål, det är ett stort mysterium inom astrofysik," sade Pasham.
Utöver det, om ett enkelt förhållande binder tillträdesfrekvensen, eller den hastighet med vilken ett svart hål gabbar upp massan, till storleken på det svarta hålets relativistiska jet, kan det förhållandet påverka hur galaxer växer, sade forskarna i ett uttalande. Det beror på att galaxer växer när nya stjärnor bildas, men stjärnbildningen kräver kalla temperaturer. Svarthålstrålar värmer upp sin omgivande miljö, vilket kan göra det tillfälligt för varmt för att bilda nya stjärnor. Kunskapen om storleken på svarthålssprutor kan sedan användas för att förutsäga tillväxthastigheter i galaxen, säger forskarna.
"Om hastigheten med det svarta hålet matas är proportionell mot den hastighet som det pumpar ut energi, och om det verkligen fungerar för varje svart hål, är det ett enkelt recept du kan använda i simuleringar av galaxutvecklingen," sade Pasham i påståendet. "Så detta antyder en större bild."
