Slapende superzware zwarte gaten worden kortstondig gewekt door verbrijzelde sterren

Een nieuw onderzoek naar een mysterieuze klasse van sterrenstelsels die bekend staan ​​als compact symmetrische objecten, of CSO’s, heeft onthuld dat deze objecten niet helemaal zijn wat ze lijken. CSO's zijn actieve sterrenstelsels die superzware zwarte gaten in hun kern herbergen. Uit deze massieve zwarte gaten komen twee jets vrij, die in tegengestelde richtingen reizen met snelheden die de snelheid van het licht benaderen. Maar vergeleken met andere sterrenstelsels met felle jets strekken deze jets zich niet over grote afstanden uit, ze zijn veel compacter.

Decennia lang hadden astronomen het vermoeden dat maatschappelijke organisaties nog maar jong waren en dat hun vliegtuigen uiteindelijk over grotere afstanden zouden reizen. Nu verschijnen er berichten in drie verschillende kranten Astrofysisch tijdschriftconcludeerde een team van onderzoekers onder leiding van het California Institute of Technology dat maatschappelijke organisaties niet jong zijn, maar eerder een relatief kort leven leiden.

“Deze maatschappelijke organisaties zijn niet jong”, legt Anthony (Tony) Redhead uit, Robinson emeritus hoogleraar astronomie, die het onderzoek leidde. “Je kunt een 12-jarige hond geen miniatuur noemen, ook al heeft hij een korter leven geleid dan een volwassen mens. Deze wezens zijn hun eigen soort die duizenden jaren leeft en sterft, niet miljoenen.” Jaren zijn gebruikelijk in sterrenstelsels met grotere jets.”

In de nieuwe onderzoeken heeft het team de literatuur en eerdere observaties van meer dan 3.000 CSO-kandidaten beoordeeld, waarbij werd geverifieerd dat 64 echte kandidaten waren en nog eens 15 CSO's werden geïdentificeerd. Al deze objecten zijn eerder waargenomen door de Very Long Baseline Array (VLBA) van de National Radio Astronomy Observatory, en sommige zijn waargenomen door andere radiotelescopen met hoge resolutie.

“De VLBA-waarnemingen zijn de meest gedetailleerde in de astronomie en leveren beelden op met details die vergelijkbaar zijn met het meten van de breedte van een mensenhaar op een afstand van 160 kilometer”, zegt Redhead.

De analyse van het team concludeert dat maatschappelijke organisaties vliegtuigen 5000 jaar of minder afweren en dan sterven.

“CSO-jets zijn zeer actieve jets, maar ze lijken niet meer te werken”, zegt Vikram Ravi, assistent-professor astronomie bij Caltech en co-auteur van een van de onderzoeken. “Jets stoppen met stromen uit de bron.”

Wat de brandstof van de kortlevende jets betreft, denken wetenschappers dat de boosdoener een Tidal Disruption Event (TDE) is, die optreedt wanneer een enkele ster te dicht bij een superzwaar zwart gat afdwaalt en wordt opgegeten.

‘We denken dat één ster uit elkaar wordt gescheurd, en dat al die energie vervolgens in jets wordt gesluisd langs de as waar het zwarte gat om draait’, zegt Redhead. “Een gigantisch zwart gat begint onzichtbaar voor ons, en wanneer het een ster verslindt, vindt er een explosie plaats. Het zwarte gat heeft brandstof en wij kunnen het zien.”

Redhead was in de jaren negentig de eerste die vermoedde dat maatschappelijke organisaties steun zouden kunnen krijgen van TDE's, maar hij zegt dat het idee grotendeels onopgemerkt is gebleven door de wetenschappelijke gemeenschap. “De hypothese werd bijna vergeten, omdat er jaren verstreken voordat het observationele bewijs voor TDE's zich begon op te stapelen”, zegt hij. Ten tijde van zijn oorspronkelijke hypothese waren er slechts drie maatschappelijke organisaties gevonden.

Snel vooruit naar 2020. Roodharige, die zijn CSO-studie had onderbroken om zich te verdiepen in verschillende problemen in de radioastronomie, besloot dat het tijd was om het onderwerp opnieuw te bekijken. Hij bracht een aantal collega's bij elkaar op Zoom, en ze besloten de literatuur door te spitten en dingen eruit te halen die ten onrechte als maatschappelijke organisaties werden bestempeld. In de daaropvolgende twee jaar onderzocht het team meer dan 3.000 CSO-kandidaten, waardoor de pool werd teruggebracht tot slechts een dozijn die aan de noodzakelijke criteria voldeden om een ​​echte CSO te zijn.

Uiteindelijk begon het beeld van maatschappelijke organisaties naar voren te komen als een heel aparte familie van straalvliegtuigen die veel eerder aan het uitsterven waren dan hun gigantische broeders, zoals dat van de zeer krachtige Cygnus A, een sterrenstelsel dat extreem krachtige straaljagers uitspuwt die helder gloeien op radiogolven. golflengten. . Deze jets strekken zich uit tot afstanden van ongeveer 230.000 lichtjaar in elke richting en gaan tientallen miljoenen jaren mee. Daarentegen strekken CSO-jets zich uit tot maximaal ongeveer 1500 lichtjaar en verdwijnen ze na ongeveer 5000 jaar.

Volgens astronomen ontstaan ​​CSO-jets waarschijnlijk wanneer een superzwaar zwart gat niet zomaar een ster aanvalt, maar een massieve ster.

“De TDE’s die we eerder zagen, duurden maar een paar jaar”, zegt Ravi. “Wij geloven dat de prachtige TDE’s die de CSO’s van brandstof voorzien veel langer meegaan, omdat de verstoorde sterren ofwel erg groot zijn, ofwel erg massief, of beide.”

Door de uiteenlopende reeks radiobeelden van maatschappelijke organisaties te analyseren, zeggen onderzoekers dat ze kunnen volgen hoe objecten in de loop van de tijd verouderen, net zoals ze door een fotoalbum van het leven van een maatschappelijke organisatie kijken om te observeren hoe hun vliegtuigen evolueren. Jongere CSO's hebben kortere jets die dichter bij zwarte gaten staan, terwijl oudere objecten jets hebben die verder van hun zwarte gat verwijderd zijn.

Hoewel de meeste jets sterven, schatten wetenschappers dat één op de honderd een even lange levensduur zal hebben als die in Cygnus A. In die zeldzame gevallen zullen sterrenstelsels waarschijnlijk samensmelten met andere sterrenstelsels, een turbulent proces dat een grote ruimte aan sterrenstelsels creëert. . Hoeveelheid brandstof.

Als de bevindingen van Redhead en zijn team worden bevestigd door aanvullende waarnemingen, zullen CSO's een geheel nieuwe manier bieden om te bestuderen hoe massieve sterren in de centra van sterrenstelsels interageren met superzware zwarte gaten.

“Deze objecten vormen eigenlijk een aparte groep met hun eigen specifieke oorsprong, en het is nu aan ons om er meer over te weten te komen en hoe ze zijn ontstaan”, zegt Redhead. “Het vermogen om deze objecten te bestuderen op tijdschalen van jaren tot tientallen jaren in plaats van miljoenen jaren heeft de deur geopend naar een geheel nieuw laboratorium voor het bestuderen van superzware zwarte gaten en de vele verrassende en onverwachte verrassingen die ze met zich meebrengen.”