Międzynarodowy zespół astronomów, korzystając z kosmicznego teleskopu rentgenowskiego eROSITA znajdującego się na pokładzie misji Spektr-RG, odkrył powtarzające się co kilka/kilkanaście godzin wybuchy w promieniach rentgenowskich pochodzące z obszarów centralnych dwóch galaktyk. Praca na ten temat ukazała się na łamach „Nature”. Członkiem zespołu badawczego i współautorem publikacji jest astronom z Obserwatorium Astronomicznego UW – dr Mariusz Gromadzki.

W centrum prawie każdej galaktyki znajduje się supermasywna czarna dziura. W przypadku galaktyk podobnych do naszej Drogi Mlecznej masy supermasywnych czarnych dziur zawierają się w przedziale od kilkuset tysięcy do kilku milionów mas Słońca. Dla porównania masa czarnej dziury w Drodze Mlecznej to pięć milionów mas Słońca. Supermasywne czarne dziury nie emitują żadnego światła, a o ich obecności astronomowie wnioskują na podstawie zachowania gwiazd i materii w ich najbliższym sąsiedztwie. Są też galaktyki ze znacznie masywniejszymi czarnymi dziurami (ich masy mogą sięgać nawet setek milionów mas Słońca). Otoczone są one dyskami materii, która w ogromnych ilościach jest przez nie pochłaniana. Wewnętrzne obszary takich dysków są rozgrzane do ogromnej temperatury i emitują olbrzymie ilości promieniowania, często kilkakrotnie większe niż te emitowane przez wszystkie gwiazdy w danej galaktyce. Obiekty takie nazywamy kwazarami i oznaczamy je skrótem AGN (ang. active galactic nuclei), czyli aktywne jądra galaktyk. Są to najjaśniejsze obiekty we Wszechświecie.

Przebudzenie supermasywnych czarnych dziur

Podczas rutynowego skanowania nieba teleskop rentgenowski eROSITA znalazł nietypowe obiekty zlokalizowane w centrach dwóch galaktyk, które niemal w regularnych odstępach czasu, co kilka/kilkanaście godzin, wysyłały ostre impulsy w promieniowaniu rentgenowskim. Emitowana podczas nich energia jest porównywalna z całkowitą energią wypromieniowywaną przez ich macierzyste galaktyki. Było to odkrycie o tyle zaskakujące, że wcześniej podobne zjawisko zostało odkryte w przypadku dwóch kwazarów, a ich natura tłumaczona był procesami fizycznymi występującymi w wewnętrznych obszarach dysków akrecyjnych. Nowo odkryte zjawiska zostały potwierdzone przy użyciu dwóch innych rentgenowskich teleskopów XMM-Newton oraz NICER.

W tym przypadku galaktyki, z których dochodzą impulsy, są spokojne i nie pokazywały wcześniej żadnej zmienności związanej z pochłanianiem materii przez supermasywne czarne dziury. Są to zupełnie normalne galaktyki podobne do naszej Drogi Mlecznej. Przyczyną tych zjawisk nie jest do końca zrozumiała. Z pewnością w tym przypadku można odrzucić wyjaśnienie wymagające obecności dysku akrecyjnego. Najbardziej prawdopodobną przyczyną tej pseudo-okresowej zmienności jest obecność w pobliżu supermasywnej czarnej dziury gwiazdy, której orbita jest znacząco wydłużona. W momencie, gdy gwiazda znajduje się najbliżej czarnej dziury, część jej atmosfery jest odrywana przez ogromną grawitację, a następnie pochłaniana. Dalsze obserwacje oraz badania teoretyczne tych obiektów pozwolą potwierdzić bądź odrzucić proponowany scenariusz oraz zrozumieć mechanizmy aktywowania czarnych dziur w typowych galaktykach.

Publikacja w „Nature”

Głównym autorem pracy opublikowanej w „Nature” jest Riccardo Acordia z Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE). W badaniach brał udział też dr Mariusz Gromadzki z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego. Zajmował się on opracowaniem widm optycznych tych obiektów uzyskanych przy pomocy 10-metrowego teleskopu SALT zlokalizowanego w Republice Południowej Afryki. Widma te pozwoliły na wyznaczenie odległości do tych galaktyk oraz oszacowanie energii emitowanej podczas tych zjawisk.