Crna rupa u galaksiji Markarian 817 pokazuje neobično ponašanje

Crne rupe mogu se usporediti s hirovitom djecom. One neprestano ‘prosipaju hranu’, no XMM-Newton zabilježio je crnu rupu u trenutku kada je metaforički ‘prevrnula stol’ usred inače uglađenog obroka. Ali zašto je to nama uopće bitno? Zato što takvo ponašanje sprječava galaksiju koja okružuje crnu rupu u stvaranju novih zvijezda, pružajući nam dublji uvid u međusobnu evoluciju crnih rupa i galaksija.

U središtu svake velike galaksije nalazi se supermasivna crna rupa, ili barem tako vjerujemo, čija ogromna gravitacija privlači plin iz okoline. Dok se plin spirala prema središtu, formira se akrecijski disk oko crne rupe, gdje se zagrijava i taj isti svijetli. S vremenom, plin koji se najviše približi crnoj rupi prelazi točku iz koje nema povratka i biva progutan. Ipak, crne rupe konzumiraju samo dio plina koji se spirala prema njima. Dok plin obilazi crnu rupu, dio materije biva izbačen natrag u svemir, slično kako nemirno dijete prosipa mnogo toga sa svog tanjura.

Crna rupa može ‘prevrnuti cijeli stol za večeru’

U dramatičnijim epizodama, crna rupa može ‘prevrnuti cijeli stol za večeru’: Plin u akrecijskom disku biva izbačen u svim smjerovima takvim brzinama da čisti okolni međuzvjezdani plin. To ne samo da crnoj rupi uskraćuje ‘hranu’, već i onemogućava formiranje novih zvijezda na širokom području, mijenjajući tako strukturu galaksije.

Do sada su takvi ultra-brzi ‘vjetrovi crne rupe’ detektirani samo kod iznimno svijetlih akrecijskih diskova, koji su na granici svoje sposobnosti privlačenja materije. Ovoga puta, XMM-Newton je detektirao ultra-brzi vjetar u jednoj prosječnoj galaksiji, koja se mogla opisati kao da ‘samo malo gricka’. Ovo otkriće objavljeno je u časopisu The Astrophysical Journal Letters.

“Uobičajeno je očekivati brze vjetrove kada je ventilator na maksimalnoj snazi. No, u slučaju galaksije koju smo istraživali, Markarian 817, ventilator je bio postavljen na nižu brzinu, a ipak smo zabilježili iznimno snažne vjetrove,” naglašava studentica Miranda Zak s Sveučilišta u Michiganu, koja je imala ključnu ulogu u ovom istraživanju.

“Promatranje ultra-brzih vjetrova veoma je rijetko, a još je manja vjerojatnost detektirati vjetrove sposobne značajno promijeniti karakter galaksije domaćina. Činjenica da Markarian 817 stvara ove vjetrove već oko godinu dana, unatoč tome što se ne nalazi u posebno aktivnom stanju, upućuje na to da crne rupe mogu imati znatno veći utjecaj na preoblikovanje svojih domaćih galaksija nego što se to prije mislilo,” ističe suautor Elias Kammoun, astronom na Sveučilištu Roma Tre u Italiji.

X-zrake

Centri aktivnih galaksija emitiraju svjetlost visoke energije, uključujući X-zrake. Markarian 817 posebno je privukao pažnju istraživača zbog iznenadnog smanjenja aktivnosti. Dok je promatrala galaksiju putem NASA-inog Swift opservatorija, Miranda se sjeća: “Signal X-zraka bio je toliko slab da sam pomislila kako nešto pogrešno radim.”

Daljnja istraživanja korištenjem osjetljivijeg X-zračnog teleskopa ESA-e, XMM-Newton, razotkrila su pravu situaciju: Ultra-brzi vjetrovi s akrecijskog diska funkcionirali su kao zastor, blokirajući X-zrake koje dolaze iz blizine crne rupe, poznate kao korona. Ove nalaze potvrdila su i promatranja putem NASA-inog teleskopa NuSTAR.

Detaljna analiza X-zračnih podataka pokazala je da umjesto ispuštanja pojedinačnog “oblačića” plina, jezgra Markariana 817 stvorila je snažan vjetroviti nalet koji je zahvatio široko područje u akrecijskom disku. Vjetar je bio dugotrajan, trajao stotine dana, i sastojao se od najmanje tri odvojena segmenta, svaki kretajući se brzinom nekoliko postotaka brzine svjetlosti.

Ovo otkriće pruža odgovor na jednu od otvorenih misterija u razumijevanju međusobnog utjecaja crnih rupa i galaksija koje ih okružuju. Brojne galaksije, uključujući Mliječni put, imaju velike regije oko svojih centralnih područja gdje se stvara vrlo malo novih zvijezda. Ovaj fenomen može se objasniti djelovanjem vjetrova crnih rupa koji odstranjuju plin neophodan za stvaranje zvijezda, a to je izvedivo samo ako su vjetrovi dovoljno brzi, dugotrajni i proizvedeni od strane crnih rupa sa standardnom razinom aktivnosti.

“Jedan od ključnih izazova u proučavanju crnih rupa leži u potrebi za dugotrajnim promatranjima koja omogućuju zabilježiti važne događaje. Ovo podcrtava važnost misije XMM-Newton za budućnost istraživanja svemira. Nema druge misije koja nudi istu kombinaciju visoke osjetljivosti i sposobnosti za kontinuirana, neprekidna promatranja,” ističe Norbert Schartel, projektant znanstvenog projekta teleskopa XMM-Newton pri ESA-i.