Er is een lichte echo van een röntgenflare vanuit de kern van een sterrenstelsel waargenomen. Terwijl de ster in het zwarte gat werd getrokken, werd het materiaal in de accretieschijf van het zwarte gat geïnjecteerd, wat een plotselinge uitbarsting van straling veroorzaakte. De resulterende röntgenflare-emissie werd waargenomen toen deze lokale stellaire gassen trof, waardoor de lichte echo werd geproduceerd. Deze gebeurtenis geeft ons een beter inzicht in hoe sterren worden opgegeten door superzware zwarte gaten en biedt een methode om de structuur van galactische kernen in kaart te brengen. Wetenschappers geloven nu dat ze waarnemingsbewijs hebben voor het ongrijpbare moleculaire torus er wordt gedacht dat het actieve superzware zwarte gaten omringt.
Er zijn eerder lichte echo's waargenomen van verre sterrenstelsels. De echo's van een supernova die zich 400 jaar geleden voordeed (dat nu wordt waargenomen als het supernovarestant SNR 0509-67.5) werden hier pas op aarde waargenomen, nadat de supernova-emissies weerkaatsten op galactische materie. Het is echter voor het eerst dat de energetische emissies van een plotselinge instroom van materie naar een superzware accretieschijf met zwart gat worden waargenomen in galactische kernen. Dit is een belangrijke stap om te begrijpen hoe sterren worden verbruikt door superzware zwarte gaten. Bovendien werkt de echo als een zoeklicht, waarbij de donkere stellaire materie tussen de sterren wordt benadrukt, waardoor een structuur wordt onthuld die we nog nooit eerder hebben gezien.
Dit nieuwe onderzoek is uitgevoerd door een internationaal team onder leiding van Stefanie Komossa van het Max Planck Institute for extraterrestrial Physics in Garching, Duitsland, met behulp van gegevens van de Sloan Digital Sky Survey. Komossa vergelijkt deze waarneming met het verlichten van een donkere stad met een vuurwerkuitbarsting:
“De kern van een normaal sterrenstelsel bestuderen, is alsof je 's nachts naar de skyline van New York kijkt tijdens een stroomstoring: je kunt niet veel leren over de gebouwen, wegen en parken. De situatie verandert bijvoorbeeld tijdens een vuurwerkshow. Het is precies hetzelfde wanneer een plotselinge uitbarsting van hoogenergetische straling een sterrenstelsel verlicht.”- Stefanie Komossa
Een sterke röntgenuitbarsting zoals deze kan erg moeilijk waar te nemen zijn omdat het emissies van korte duur zijn, maar een enorme hoeveelheid informatie kan worden verkregen door een dergelijke gebeurtenis te zien als astronomen snel genoeg zijn. Door de mate van ionisatie- en snelheidsgegevens in de spectroscopische emissielijnen van het geëchoqueerde licht te analyseren, konden de Max Planck-fysici de flare-locatie afleiden. Binnen de emissielijnen worden de kosmische "vingerafdrukken" van de atomen bij de emissiebron vastgehouden, die hen naar de galactische kern leiden, waar wordt aangenomen dat een superzwaar zwart gat leeft.
Het standaardmodel voor galactische kernen (ook bekend als verenigd model van actieve sterrenstelsels) voorspellen een "moleculaire torus" rond de accretieschijf van het zwarte gat. Deze nieuwe waarnemingen van het sterrenstelsel SDSSJ0952 + 2143 lijken te laten zien dat de röntgenstraling werd gereflecteerd door de galactische moleculaire torus (met sterke ijzeremissielijnen). Dit is de eerste keer dat de aanwezigheid van een mogelijke torus wordt gezien, en als dit wordt bevestigd, zullen astrofysici hun observationele bewijs van deze theoretische mogelijkheid krijgen, waardoor het standaardmodel wordt versterkt. Bovendien kan het gebruik van accretieschijffakkels wetenschappers helpen bij het in kaart brengen van de structuur van andere moleculaire torussen.
Het versterken van de waarneming van echo-röntgenstraling van de torus is de mogelijkheid om variabele infraroodemissies te zien. Deze emissie betekent een 'laatste roep om hulp' doordat de stoffige wolk snel wordt verwarmd door de invallende röntgenstralen. Het stof is kort daarna verdampt.
Maar hoe weten ze dat het een ster was die op de accretieschijf viel? Naast de sterke ijzerlijnen zijn er vreemde waterstofemissielijnen die nog nooit eerder zijn gezien. Dit is een sterk bewijs dat het het puin is van een ster die te dicht bij het zwarte gat kwam en de waterstofbrandstof weghaalde.
Hoewel de röntgenstraling is afgenomen, wordt de melkweg nog steeds waargenomen door de röntgensatelliet Chandra. Er worden zwakke maar meetbare röntgenemissies waargenomen, wat misschien betekent dat de ster nog steeds naar de accretieschijf wordt gevoerd. Het lijkt mogelijk dat het meten van deze zwakke emissie ook nuttig kan zijn, waardoor onderzoekers de moleculaire torus kunnen blijven in kaart brengen lang nadat de aanvankelijke sterke röntgenemissie is geëindigd.
Bronnen: arXiv, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
