Czarna dziura wybucha i wyrzuca materię z niebywałą prędkością

• Po raz pierwszy zaobserwowano ultraszybki wiatr materii wyrzucony przez supermasywną czarną dziurę.
• Prędkość wyrzuconej materii osiągnęła aż 60 000 km/s.
• Zjawisko miało miejsce w galaktyce NGC 3783, oddalonej o 130 milionów lat świetlnych od Ziemi.
• Obserwacje przeprowadzono przy użyciu teleskopów XMM-Newton i XRISM.
• Mechanizm wyrzutu materii przypomina koronalne wyrzuty masy ze Słońca, ale w znacznie większej skali.
• Więcej informacji z Polski i świata znajdziesz na RMF24.pl.

W galaktyce NGC 3783 pięknie sfotografowanej niedawno przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a, astronomowie zauważyli jasny błysk rentgenowski od czarnej dziury, który szybko zgasł. Wkrótce pojawił się tam wiatr materii szalejący z prędkością jednej piątej prędkości światła. Nigdy wcześniej nie obserwowaliśmy, jak czarna dziura tworzy wiatr materii uciekającej z taką szybkością. Po raz pierwszy też zobaczyliśmy, jak szybki wybuch promieniowania rentgenowskiego z czarnej dziury natychmiast wywołuje ultraszybki wiatr, formujący się w ciągu zaledwie jednego dnia - mówi główny badacz, Liyi Gu z Organizacji Badań Kosmicznych Holandii (SRON).

Aby zbadać NGC 3783 i jej czarną dziurę, Gu i współpracownicy jednocześnie wykorzystali kosmiczne obserwatorium Europejskiej Agencji Kosmicznej XMM-Newton oraz misję XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission), prowadzoną przez Japońską Agencję Kosmiczną JAXA przy współudziale ESA i NASA. Czarna dziura, o której mowa, ma masę równą 30 milionom Słońc. Pożerając pobliską materię, zasila niezwykle jasny i aktywny obszar w centrum galaktyki spiralnej. Ten obszar, znany jako aktywne jądro galaktyczne (AGN), świeci we wszystkich rodzajach światła i wyrzuca w przestrzeń potężne strumienie (dżety) promieniowania i materii.

AGN to naprawdę fascynujące i intensywne rejony, kluczowe cele obserwacji zarówno dla XMM-Newton, jak i XRISM. Wiatry materii wokół tej czarnej dziury wydają się powstawać, gdy splątane pole magnetyczne AGN nagle się "rozplątuje". To podobnie jak błyski Słońca, ale w skali niewyobrażalnie większej - tłumaczy współautor odkrycia, Matteo Guainazzi z projektu XRISM w ESA. 

Strumienie materii z tej czarnej dziury przypominają duże słoneczne wybuchy znane jako koronalne wyrzuty masy, które powstają, gdy Słońce wyrzuca strumienie przegrzanej materii w przestrzeń. W ten sposób badanie pokazuje, że supermasywne czarne dziury czasami zachowują się nieco jak nasza własna gwiazda, co sprawia, że te tajemnicze obiekty wydają się nieco mniej obce.

Aktywne jądra galaktyczne odgrywają dużą rolę w ewolucji ich galaktyk macierzystych na przestrzeni czasu oraz w procesie powstawania nowych gwiazd. Lepsze poznanie magnetyzmu AGN i sposobu, w jaki powstają takie wyrzuty masy jest kluczowe dla zrozumienia historii galaktyk w całym Wszechświecie - podkreśla współautorka pracy, stypendystka ESA, Camille Diez.

XMM-Newton to pionierski instrument do badań gorącego i ekstremalnego Wszechświata, który działa od ponad 25 lat, podczas gdy XRISM od momentu startu we wrześniu 2023 roku pracuje nad odpowiedzią na kluczowe pytania dotyczące sposobu, w jaki materia i energia przemieszczają się w kosmosie. 

Oba rentgenowskie teleskopy kosmiczne współpracowały przy tych konkretnych obserwacjach, by lepiej zarejestrować i zrozumieć to unikatowe zdarzenie. XMM-Newton śledził ewolucję początkowego błysku za pomocą swojego Monitora Optycznego oraz oceniał zakres prędkości strumieni materii przy pomocy Europejskiej Kamery Obrazowania Fotonów (EPIC). XRISM zaobserwował błysk i wiatr materii z pomocą instrumentu Resolve, badając także prędkość, strukturę strumieni materii oraz sposób ich wyrzutu w przestrzeń.