Astronomska skupina odkrila koreografijo črnih lukenj

Mednarodna skupina astronomov in astronomk – vključno z raziskovalko iz Centra za astrofiziko in kozmologijo Univerze v Novi Gorici (UNG), doc. dr. Tanjo Petrushevsko – je prišla do pomembnega odkritja o tem, kako se obnašajo črne luknje. Našli so jasne dokaze, da se disk plina, ki obdaja črno luknjo, in curek hitro gibajočih se delcev, ki ga črna luknja izstreljuje, lahko premikata in nihata skupaj na usklajen način. To odkritje, ki temelji na dogodku plimskega raztrganja (angl. Tidal Disruption Event - TDE) AT2020afhd, je bilo sprejeto v objavo v ugledni reviji Science Advances.

Dogodki plimskega raztrganja se zgodijo, ko se zvezda preveč približa supermasivni črni luknji in jo njena gravitacija raztrga. Del snovi raztrgane zvezde oblikuje svetel, vroč disk okoli črne luknje, v nekaterih primerih pa nastane pravokotno na disk tudi močan curek delcev. Ti redki dogodki omogočajo znanstvenikom in znanstvenicam, da proučujejo, kako se črne luknje hranijo in kako nastajajo njihovi curki.

TDE AT2020afhd se je zgodil v galaksiji LEDA 145386, približno 120 milijonov svetlobnih let od Zemlje. Po nenavadnem povečanju sija januarja 2024 so znanstveniki in znanstvenice začeli obsežno, leto dni trajajočo opazovalno kampanjo v več valovnih dolžinah svetlobe. Dogodek so spremljali z vesoljskimi rentgenskimi teleskopi – Swift, NICER in XMM-Newton – in tudi z velikimi radijskimi teleskopi, vključno z Very Large Array, Australia Telescope Compact Array, e-MERLIN in Very Long Baseline Array.

Približno 215 dni po začetku dogodka je ekipa opazila nekaj izjemnega. Sij rentgenskega sevanja je kazal močan ponavljajoč se vzorec vsakih 19,6 dni in se je spreminjal za faktor več kot deset. Sij v radijski svetlobi se je spreminjal sinhrono s sijem v rentgenski svetlobi.

„To visoko-amplitudno kvaziperiodično obnašanje v različnih valovnih dolžinah kaže, da se akrecijski disk in curek gibljeta kot usklajen sistem,“ je dejal Wang Yanan, prvi avtor študije in raziskovalec na Nacionalnih astronomskih observatorijih pri Kitajski akademiji znanosti. „Kot da lahko ‚vidimo‘ sistem črne luknje, ki se periodično nagiba, medtem ko se njegov disk in curek premikata skupaj.“

To vedenje ustreza napovedim Lense-Thirringove precesije, pojava, ki izhaja iz Einsteinove splošne teorije relativnosti, pri katerem vrteča se črna luknja s seboj vleče prostor-čas. Čeprav je ta pojav poznan že desetletja, je zelo težko najti neposredne opazovalne dokaze.

Po več kot letu podrobnih opazovanj je skupina izdelala model, ki pojasnjuje nihajoče gibanje in ustreza spremembam v rentgenski in radijski svetlobi. Novi rezultati pomagajo določiti geometrijo sistema, vrtenje črne luknje in hitrost gibanja curka.

Dr. Tanja Petrushevska je ob tem dejala: »To odkritje poudarja pomen mednarodnega sodelovanja v astronomiji časovno spremenljivih objektov in prikazuje pomemben prispevek raziskovalcev in raziskovalk z Univerze v Novi Gorici k najnovejšim znanstvenim spoznanjem o črnih luknjah.«

Objavljen članek v Science Advances: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ady9068