นักดาราศาสตร์พบหลุมดำมวลมหาศาล (SMBH) ที่มีตารางการให้อาหารปกติผิดปกติ behemoth เป็นกาแลคซีนิวเคลียสที่ใช้งานอยู่ (AGN) ที่ใจกลางของกาแลคซีเซเฟอร์ต์ 2 GSN 069 AGN นั้นอยู่ห่างจากโลก 250 ล้านปีแสงและมีมวลประมาณ 400,000 เท่าของดวงอาทิตย์
ทีมนักดาราศาสตร์ใช้ XMM-Newton ของ ESA และหอดูดาวจันทราเอ็กซ์เรย์ของ NASA เพื่อสังเกตการปล่อยรังสีเอกซ์ของ SMBH ประมาณ 9 ชั่วโมงทุก ๆ หลุมดำจะเปล่งประกายด้วยรังสีเอกซ์เมื่อวัสดุถูกดึงเข้ามา นักดาราศาสตร์ได้พบหลุมดำมวลดาวฤกษ์อีกสองดวงที่ส่องแสงเป็นประจำเมื่อพวกมันกิน แต่ความสม่ำเสมอนี้ในหลุมดำมวลมหาศาลไม่เคยเห็นมาก่อน
“ หลุมดำนี้เป็นแผนอาหารเหมือนที่เราไม่เคยเห็นมาก่อน”
Giovanni Miniutti ผู้เขียนหลักศูนย์ ESA สำหรับวิชาชีววิทยาสเปน
บทความสรุปการค้นพบนี้ได้รับการเผยแพร่ในธรรมชาติและมีชื่อว่า“ การระเบิดด้วยรังสีเอกซ์รอบนอกเอกซ์เรย์เก้าชั่วโมงจากนิวเคลียสกาแลคซีหลุมดำมวลต่ำ” ผู้เขียนหลักคือ Giovanni Miniutti จากศูนย์โหราศาสตร์ของ ESA ในสเปน จากรายงานระบุว่า SMBH ใช้วัสดุมูลค่าสี่ดวงต่อวันสามครั้งต่อวัน นั่นหมายถึงทุกครั้งที่หลุมดำดูดกินมันใช้วัสดุประมาณล้านล้านล้านปอนด์
“ หลุมดำนี้อยู่ในแผนอาหารอย่างที่เราไม่เคยเห็นมาก่อน” Miniutti กล่าวในการแถลงข่าว “ พฤติกรรมนี้ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนดังนั้นเราจึงต้องแสดงออกใหม่เพื่ออธิบาย:“ การปะทุของ X-ray Quasi-Periodic Eruptions””
การปล่อย X-ray จาก SMBH นี้เป็นที่รู้จักและสังเกตตั้งแต่เดือนกรกฎาคม 2010 แต่ก็คงที่ กระดาษใหม่นี้มีพื้นฐานจากการสังเกตการณ์ 54 วันเริ่มตั้งแต่เดือนธันวาคม 2561 เริ่มต้นด้วยหอดูดาว XMM- นิวตันของ ESA หอสังเกตการณ์นั้นพบการระเบิดสองครั้งในวันที่ 24 ธันวาคม ในเดือนมกราคม XMM- นิวตันพบการระเบิดตามปกติอีกสามครั้ง
จากนั้นนักดาราศาสตร์ขอเวลาในการสำรวจเพิ่มเติมกับหอดูดาวจันทราของนาซ่าเพื่อตรวจสอบ จันทราได้สังเกตเหตุการณ์เหล่านี้อีกห้าเหตุการณ์ ในระหว่างการปะทุของกระแสน้ำในปัจจุบันกิจกรรมเอ็กซ์เรย์วูบวาบจะเพิ่มขึ้นตามลำดับความสำคัญสองระดับเหนือการปล่อยเอ็กซ์เรย์พื้นหลัง เปลวไฟแต่ละครั้งใช้เวลานานกว่าหนึ่งชั่วโมงและเกิดขึ้นทุก ๆ เก้าชั่วโมง
“ โดยการรวมข้อมูลจากหอสังเกตการณ์ X-ray ทั้งสองนี้เราได้ติดตามการปะทุเป็นระยะเวลาอย่างน้อย 54 วัน” Richard Saxton ผู้เขียนร่วมของศูนย์ดาราศาสตร์อวกาศยุโรปในกรุงมาดริดประเทศสเปนกล่าว “ สิ่งนี้เปิดโอกาสให้เราได้เห็นการไหลของสสารไปสู่หลุมดำมวลมหาศาลที่เร่งความเร็วและช้าลงซ้ำ ๆ ”
ในช่วงที่มีการปะทุเหล่านี้รังสีเอ็กซ์เรย์สว่างกว่าในช่วงเวลาที่เงียบสงบกว่า 20 เท่า อุณหภูมิของก๊าซที่กำลังตกลงมาก็เพิ่มสูงขึ้นเช่นกัน มันเพิ่มขึ้นจากประมาณ 1 ล้านองศาฟาเรนไฮต์ในช่วงเวลาที่เงียบสงบถึง 2.5 ล้านองศาฟาเรนไฮต์ในช่วงเปลวไฟ อุณหภูมิที่สูงขึ้นนั้นใกล้เคียงกับอุณหภูมิของก๊าซรอบ ๆ SMBH ส่วนใหญ่ที่กำลังเติบโตอย่างแข็งขัน
ไม่ทราบสาเหตุของการเกิดเปลวไฟปกติเหล่านี้ ก๊าซร้อน 2.5 ล้านองศา F. รอบ GSN 069 นั้นมีอุณหภูมิเท่ากับก๊าซที่อยู่รอบ ๆ SMBHs อื่น ๆ มันเป็นปริศนาเพราะมันร้อนเกินไปที่จะมาจากแผ่นดิสก์ที่ตกลงมาซึ่งล้อมรอบหลุมดำ แต่ GSN 069 เป็นโอกาสพิเศษที่จะศึกษาปรากฏการณ์นี้เนื่องจากก๊าซร้อนก่อตัวขึ้นซ้ำ ๆ แล้วหายไป
โดยปกติแล้วก๊าซร้อนนี้เกิดจากดาวฤกษ์ที่ถูกแยกออกจากกันและถูกใช้โดยหลุมดำหรือนักดาราศาสตร์คิดว่า แต่ความสม่ำเสมอที่จัดแสดงโดย GSN 069 เป็นเรื่องลึกลับ
“ เราคิดว่าต้นกำเนิดของการปล่อยรังสีเอกซ์เป็นดาวฤกษ์ที่หลุมดำฉีกขาดบางส่วนหรือทั้งหมดและค่อยๆกินทีละน้อย” Margherita Giustini ผู้ร่วมเขียนกล่าวว่า “ แต่สำหรับระเบิดที่เกิดขึ้นซ้ำนี่เป็นเรื่องราวที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงซึ่งต้องมีการศึกษาที่มาพร้อมกับข้อมูลเพิ่มเติมและโมเดลทางทฤษฎีใหม่ ๆ ”
การเห็นหลุมดำมวลมหาศาลที่กินก๊าซจากดาวฤกษ์นั้นก็ไม่มีอะไรใหม่ เป็นความสม่ำเสมอของการเปล่งประกายของ GSN 069 ที่เป็นตัวขูดหัว ผู้เขียนของการศึกษาแนะนำสองคำอธิบายที่เป็นไปได้สำหรับตารางการให้อาหารปกติของ SMBH:
- ปริมาณพลังงานในดิสก์สะสมจนไม่เสถียรและสสารตกอยู่ในหลุมดำอย่างรวดเร็วทำให้เกิดการระเบิด วงจรนั้นซ้ำซาก
- มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างดิสก์กับวัตถุรองที่โคจรรอบหลุมดำอาจเป็นส่วนที่เหลือของดาวฤกษ์ที่กระจัดกระจายบางส่วน
ด้วยการสังเกตการณ์จันทราทีมนักวิทยาศาสตร์รู้ว่าแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่เปล่งประกายอยู่ในใจกลาง GSN 069 นั่นเป็นที่คาดการณ์ของ SMBH ข้อมูลที่รวมกันจากจันทราและ XMM- นิวตันยังแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการลุกโชติช่วงแม้ว่าปกติจะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างช้า ๆ ทั้งขนาดและระยะเวลาของ“ มื้ออาหาร” ของหลุมดำลดลงเล็กน้อยและพื้นที่ระหว่างแต่ละมื้อก็เพิ่มขึ้น ขึ้นอยู่กับการสังเกตการณ์ในอนาคตเพื่อดูว่าแนวโน้มเหล่านี้ยังดำเนินต่อไป
GSN 069 มีขนาดเล็กสำหรับ SMBH โดยปกติแล้ว SMBH จะมีมวลมากถึงหลายล้านหรือหลายพันล้านดวงในขณะที่ GSN 069 มีมวลประมาณ 400,000 ดวงเท่านั้น สิ่งนี้สามารถช่วยอธิบายได้ว่าทำไมไม่เคยเห็นการให้อาหารประเภทนี้มาก่อน
สำหรับ SMBH ที่ใหญ่กว่าใหญ่กว่านี้ความผันผวนของความสว่างจะช้ากว่ามาก แทนที่จะปะทุทุก ๆ เก้าชั่วโมงมันควรใช้เวลาเป็นเดือนหรือเป็นปีกว่าที่จะลุกเป็นไฟเช่นนี้ นั่นจะอธิบายว่าทำไมการเกิดการปะทุกึ่งระยะ (QPEs) เช่นนี้จึงไม่ได้รับการปฏิบัติ หอดูภาพเอ็กซ์เรย์ไม่ว่างและไม่มีวิธีการฝึกอบรมให้กับเป้าหมายเดียวในระยะเวลานาน
มีหลายกรณีที่พบว่ามีการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของรังสีเอกซ์จากหลุมดำจำนวนมาก การสังเกตเหล่านั้นอาศัยการสำรวจซ้ำหลายเดือนหรือเป็นปี การเปลี่ยนแปลงบางอย่างนั้นเร็วเกินไปที่จะอธิบายได้โดยทฤษฎีมาตรฐานของสสารที่ตกจากดิสก์สะสมของหลุมดำ แต่การค้นพบนี้สามารถอธิบายข้อสังเกตเหล่านั้นได้ พวกเขาอาจประสบพฤติกรรมคล้ายกันกับ GSN 069
มากกว่า:
- ข่าวประชาสัมพันธ์: นักวิทยาศาสตร์ค้นพบหลุมดำมีสามมื้อต่อวัน
- รายงานการวิจัย: การระเบิด X-ray แบบกึ่งระยะเวลาเก้าชั่วโมงจากนิวเคลียสกาแลคซีหลุมดำมวลต่ำ
- Wikipedia: นิวเคลียสกาแล็กซี่ที่ใช้งานอยู่
