Pod koniec 2019 roku niepozorna wcześniej galaktyka SDSS1335+0728 nagle zaczęła świecić jaśniej niż kiedykolwiek wcześniej. Aby zrozumieć dlaczego, astronomowie wykorzystali dane z kilku obserwatoriów kosmicznych i naziemnych, w tym Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego, do śledzenia zmian jasności galaktyki. Z dzisiejszego badania wynika, że są świadkami zmian nigdy wcześniej nie widzianych w galaktyce – prawdopodobnie będących wynikiem nagłego przebudzenia masywnej czarnej dziury w jej jądrze.
„Wyobraźcie sobie, że od lat obserwujecie odległą galaktykę, która zawsze wydawała się spokojna i nieaktywna” – mówi Paula Sánchez Sáez, astronom z ESO w Niemczech i główna autorka badania zaakceptowanego do publikacji w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics. „Nagle [core] zaczyna wykazywać dramatyczne zmiany jasności, w przeciwieństwie do jakichkolwiek typowych wydarzeń, które widzieliśmy wcześniej.” Tak stało się z SDSS1335+0728, który obecnie jest klasyfikowany jako posiadający „aktywne jądro galaktyczne” (AGN) – jasny, zwarty obszar zasilany przez masywną czarną dziurę – po jej dramatycznym pojaśnieniu w grudniu 2019 r [1].
Niektóre zjawiska, takie jak eksplozje supernowych lub zakłócenia pływowe – gdy gwiazda zbliża się zbyt blisko czarnej dziury i zostaje rozerwana – mogą spowodować nagłe rozjaśnienie galaktyk. Ale te zmiany jasności zwykle trwają tylko kilkadziesiąt lub co najwyżej kilkaset dni. SDSS1335+0728 wciąż jaśnieje, ponad cztery lata po tym, jak po raz pierwszy zaobserwowano, że się „włączył”. Co więcej, zmiany wykryte w galaktyce znajdującej się 300 milionów lat świetlnych od nas w konstelacji Panny nie przypominają żadnych obserwowanych wcześniej, co wskazuje astronomom na inne wyjaśnienie.
Zespół próbował zrozumieć te zmiany jasności, korzystając z kombinacji danych archiwalnych i nowych obserwacji z kilku obiektów, w tym z instrumentu X-shooter na teleskopie VLT należącym do ESO na pustyni Atakama w Chile [2]. Porównując dane zebrane przed grudniem 2019 r. i po nim, odkryli, że SDSS1335+0728 emituje obecnie znacznie więcej światła w zakresie fal ultrafioletowych, optycznych i podczerwonych. Galaktyka również zaczęła emitować promieniowanie rentgenowskie w lutym 2024 r. „To zachowanie jest bezprecedensowe” – mówi Sánchez Sáez, który jest również powiązany z Millennium Institute of Astrophysics (MAS) w Chile.
„Najbardziej namacalną opcją wyjaśnienia tego zjawiska jest to, że widzimy, jak [core] galaktyki zaczyna wykazywać (…) aktywność” – mówi współautorka Lorena Hernández García z MAS i Uniwersytetu Valparaíso w Chile. „Jeśli tak, byłby to pierwszy raz, kiedy widzimy aktywację masywną czarną dziurę w czasie rzeczywistym.”
Masywne czarne dziury – o masach ponad sto tysięcy razy większych od naszego Słońca – istnieją w centrach większości galaktyk, w tym Drogi Mlecznej. „Te gigantyczne potwory zwykle śpią i nie są bezpośrednio widoczne” – wyjaśnia współautor Claudio Ricci z Uniwersytetu Diego Portales w Chile. „W przypadku SDSS1335+0728 mogliśmy zaobserwować przebudzenie masywnej czarnej dziury, [which] nagle zaczął żerować na gazie dostępnym w jego otoczeniu, stając się bardzo jasnym.”
“[This] procesu (…) nigdy wcześniej nie obserwowano” – mówi Hernández García. Poprzednie badania wykazały, że nieaktywne galaktyki stają się aktywne po kilku latach, ale po raz pierwszy zaobserwowano sam proces – przebudzenie czarnej dziury w czasie rzeczywistym Ricci, który jest również powiązany z Instytutem Astronomii i Astrofizyki Kavli na Uniwersytecie Pekińskim w Chinach, dodaje: „To coś, co może przydarzyć się również naszej własnej Sgr A*, masywnej czarnej dziurze (…). znajduje się w centrum naszej galaktyki”, ale nie jest jasne, jakie jest prawdopodobieństwo, że tak się stanie.
Nadal potrzebne są dalsze obserwacje, aby wykluczyć alternatywne wyjaśnienia. Inną możliwością jest to, że jesteśmy świadkami niezwykle powolnego zakłócenia pływowego lub nawet nowego zjawiska. Jeśli w rzeczywistości jest to rozerwanie pływowe, byłoby to najdłuższe i najsłabsze tego typu zdarzenie, jakie kiedykolwiek zaobserwowano. „Bez względu na charakter zmian, [this galaxy] dostarcza cennych informacji na temat wzrostu i ewolucji czarnych dziur” – mówi Sánchez Sáez. „Oczekujemy, że instrumenty takie jak [MUSE on the VLT or those on the upcoming Extremely Large Telescope (ELT)] będzie kluczem do zrozumienia [why the galaxy is brightening].”
Notatki
[1] Niezwykłe zmiany jasności galaktyki SDSS1335+0728 zostały wykryte przez teleskop Zwicky Transient Facility (ZTF) w USA. Następnie kierowany przez Chile broker Automatic Learning for the Rapid Classification of Event (ALeRCE) sklasyfikował SDSS1335+0728 jako aktywne jądro galaktyczne.
[2] Zespół zebrał dane archiwalne z należących do NASA Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) i Galaxy Evolution Explorer (GALEX), Two Micron All Sky Survey (2MASS), Sloan Digital Sky Survey (SDSS) oraz instrumentu eROSITA na IKI i Obserwatorium kosmiczne Spektr-RG należące do DLR. Oprócz należącego do ESO VLT, dalsze obserwacje przeprowadzono za pomocą Południowego Teleskopu Badań Astrofizycznych (SOAR), Obserwatorium WM Keck oraz Obserwatorium Neila Gehrelsa Swifta i Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra.