Animation von ASASSN-14ko. ) (NASA GSFC/Chris Smith (USRA/GESTAR) Ungefähr alle 114 Tage, fast wie am Schnürchen, leuchtet eine 570 Millionen Lichtjahre entfernte Galaxie wie ein Feuerwerk auf. Seit mindestens 2014 haben unsere Observatorien dieses seltsame Verhalten aufgezeichnet; Jetzt haben Astronomen die Einzelteile zusammengesetzt, um herauszufinden, warum.
Im Zentrum der Spiralgalaxie mit dem Namen ESO 253-G003 befindet sich ein Supermassiv schwarzes Loch wird von einem Stern umkreist, der alle 114 Tage nah genug heranschwenkt, um einen Teil seiner Materie aufzusaugen, was zu einem strahlenden Lichtblitz über mehrere Wellenlängen führt. Dann entfernt es sich und überlebt, um bei seiner nächsten Annäherung erneut geschlürft zu werden.
Wegen der Regelmäßigkeit der Ausbrüche haben Astronomen der Galaxie den Spitznamen „Old Faithful“ gegeben der Geysir im Yellowstone Nationalpark .
„Dies sind die vorhersehbarsten und am häufigsten wiederkehrenden Multiwellenlängen-Flares, die wir vom Kern einer Galaxie aus gesehen haben, und sie bieten uns eine einzigartige Gelegenheit, diesen extragalaktischen Old Faithful im Detail zu untersuchen.“ sagte die Erstautorin der Studie, die Astronomin Anna Payne der University of Hawai'i in Mānoa.
„Wir glauben, dass ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie die Ausbrüche verursacht, da es einen umlaufenden Riesenstern teilweise verschlingt.“
Die Fackeln wurden erstmals im November 2014 entdeckt und vom All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN) erfasst. Damals glaubten Astronomen, dass es sich bei der Aufhellung um eine Supernova in ESO 253-G003 handelte.
Doch als Payne im Jahr 2020 die ASAS-SN-Daten zu ESO 253-G003 durchsah, fand sie eine weitere Fackel am selben Ort. Und ein anderer. Und ein anderer.
Insgesamt identifizierte sie 17 Ausbrüche im Abstand von etwa 114 Tagen. Sie und ihr Team sagten dann voraus, dass die Galaxie am 17. Mai, 7. September und 26. Dezember 2020 erneut aufflammen würde – und sie hatten Recht.
Sie gaben dem wiederholten Aufflackern den Namen ASASSN-14ko, und diese genauen Vorhersagen ermöglichten es ihnen, mit dem leistungsstarken TESS-Teleskop der NASA neue, detailliertere Beobachtungen des Mai-Fackels zu machen. Frühere Beobachtungen mit anderen Instrumenten lieferten ebenfalls Daten über einen Bereich von Wellenlängen.
„TESS lieferte ein sehr detailliertes Bild dieses speziellen Flares, aber aufgrund der Art und Weise, wie die Mission den Himmel abbildet, kann sie nicht alle davon beobachten.“ sagte der Astronom Patrick Vallely der Ohio State University. „ASAS-SN sammelt weniger Details zu einzelnen Ausbrüchen, liefert aber eine längere Basislinie, was in diesem Fall entscheidend war.“ „Die beiden Umfragen ergänzen einander.“
Aber eine Supernova flammt nur einmal auf und verblasst dann, da ein solches Ereignis den Ursprungsstern zerstört; Was also die Lichtausbrüche im optischen, ultravioletten und Röntgenwellenlängenbereich verursachte, musste etwas anderes sein.
Ein supermassereiches Schwarzes Loch, das regelmäßige Fackeln aussendet, während es einen umlaufenden Stern frisst, ist keine Seltenheit – eines wurde letztes Jahr identifiziert. nach einem neunstündigen Abfackelplan - aber bei ESO 253-G003 war der Fall nicht so einfach.
Das liegt daran, dass es sich bei ESO 253-G003 tatsächlich um zwei Galaxien im Endstadium der Verschmelzung handelt, was bedeutet, dass es zwei supermassereiche Galaxien geben sollte Schwarze Löcher in seiner Mitte.
Neuere Forschungen haben gezeigt, dass zwei supermassereiche Schwarze Löcher interagieren kann zu wiederholtem Aufflackern führen , aber es wird angenommen, dass die Objekte im Zentrum von ESO 253-G003 zu weit voneinander entfernt sind, um auf diese Weise zu interagieren.
Eine andere mögliche Möglichkeit wäre, dass ein Stern durch eine Akkretionsscheibe aus herumwirbelndem Material stürzt und in eines der Schwarzen Löcher eindringt. Auch dies musste ausgeschlossen werden. Da der Stern an verschiedenen Orten und in verschiedenen Winkeln durch die Scheibe stürzte, hätten die Formen seiner Ausbrüche unterschiedlich sein müssen – die Beobachtungen zeigten jedoch, dass die Ausbrüche von ESO 253-G003 zu sehr übereinstimmten.
Die dritte Möglichkeit war eine wiederholte teilweise Gezeitenstörung, bei der ein größeres massives Objekt einem kleineren umlaufenden Objekt wiederholt Material entzieht.
Wenn sich ein Stern 114 Tage lang auf einer exzentrischen Umlaufbahn um das Schwarze Loch befände, könnte er bei seiner Annäherung, dem sogenannten Periastron, nahe genug herankommen, um Material abzustreifen, bevor er wieder davonfliegt.
Wenn dieses Material mit der Akkretionsscheibe kollidiert, kommt es zu einem Aufflackern. Und genau das scheint zu geschehen.
Vor diesem Hintergrund analysierte das Team die Beobachtungen. Sie analysierten die Lichtkurve jedes Flares und verglichen sie auch mit anderen bekannten Gezeitenstörungsereignissen durch Schwarze Löcher. Und sie kamen zu dem Schluss, dass der Stern wahrscheinlich ein supermassereiches Schwarzes Loch mit 78 Millionen Sonnenmassen umkreist.
Bei jeder größten Annäherung würde es ausreichen, dass der Stern etwa 0,3 Prozent der Sonnenmasse – etwa drei Jupiter – an das Schwarze Loch verliert, um die beobachteten Ausbrüche zu verursachen und dem Stern gleichzeitig das Weiterleben zu ermöglichen.
„Wenn ein riesiger Stern mit einer bauschigen Hülle auf einer sehr ausgedehnten Umlaufbahn nahe, aber nicht zu nah, heranwandert, kann das Schwarze Loch einen Teil der äußeren Materie stehlen, ohne den gesamten Stern auseinanderzureißen.“ sagte der Astronom Benjamin Shappee des Instituts für Astronomie der Universität Hawaii. „In diesem Fall wird der Riesenstern immer wieder zurückkehren, bis er erschöpft ist.“
Es ist nicht klar, wie lange der Stern und das Schwarze Loch diesen Tanz aufrechterhalten, was es schwierig macht, zu berechnen, wie lange der Stern noch übrig ist. Das Team hat jedoch vorhergesagt, wann die nächsten beiden Ausbrüche stattfinden werden – im April und August dieses Jahres – und plant, noch mehr Beobachtungen durchzuführen.
Es stellt eine äußerst seltene Gelegenheit dar, die Massenanhäufung supermassiver Schwarzer Löcher zu verstehen.
„Generell wollen wir die Eigenschaften dieser Schwarzen Löcher und ihr Wachstum wirklich verstehen“, sagte der Astronom Kris Stanek der Ohio State University. „Die Fähigkeit, den Zeitpunkt der nächsten Episode genau vorherzusagen, ermöglicht es uns, Daten zu erfassen, die wir sonst nicht erfassen könnten, und wir erfassen solche Daten bereits.“
Die Forschung wurde auf der vorgestellt 237. Treffen der American Astronomical Society . Es wird auch eingereicht Das Astrophysikalische Journal , und ist verfügbar unter arXiv .