חוקרים מאוניברסיטת מישיגן סטייט חקרו את התנהגותו של החור השחור הסופר-מאסיבי מזל קשת A* במרכז הגלקסיה שלנו, תוך התמקדות בצריכתו של חומר קרוב ובהתלקחויות קרני הרנטגן שנוצרו. הם השתמשו בהדים של התלקחויות מהעבר כדי לחקור את הפעילות ההיסטורית של החור השחור, וגילו שהוא צרך לעתים קרובות חומר והיה בהיר יותר בעבר.
מדענים חקרו את פעילות העבר של מזל קשת A*, הסופר-מסיבי חור שחור בגלקסיה שלנו, על ידי ניתוח הדי אור מהתלקחויות של קרני רנטגן, המצביעים על צריכה תכופה של חומר בעבר ועל מצב בהיר יותר מבחינה היסטורית.
החור השחור הסופר מסיבי בלב שלנו שביל החלב גלקסי היא מפלצת שקטה. עם זאת, מזל קשת A* (או בקיצור Sgr A*) אינו רדום לחלוטין. מדי פעם הוא זולל גוש של גז מולקולרי או אפילו כוכב ואז סובל מעט מהפרעות עיכול. זה פולט התלקחויות רנטגן לחלל שמסביב.
Sgr A* הוא החור השחור העל-מסיבי הקרוב ביותר לכדור הארץ, במרחק של 26,000 שנות אור. לימוד הסביבה הקרובה הוא קשה בגלל כוח המשיכה האינטנסיבי של החור השחור. זה מעוות את הנוף של חפצים קרובים, מה שהופך אותם לקשים לצפייה. עם זאת, ישנן דרכים לעשות זאת על ידי התבוננות בהשפעת ההתלקחויות שלו על עננים מולקולריים סמוכים. אסטרונומים מצאו לאחרונה הדים בני מאות שנים של התלקחויות שלא היו ידועות קודם לכן, שהתרחשו הרבה לפני שהיו טלסקופים כדי לצפות בהם. ההדים הללו מצביעים על כך ש-Sgr A* אוכל לעתים קרובות למדי.
חוקרת אוניברסיטת מישיגן סטייט גרייס סנגר-ג'ונסון מצאה תשעה התלקחויות של קרני רנטגן שטרם התגלו מקשת A*, החור השחור העל-מסיבי המרכזי של שביל החלב, על ידי סינון של נתוני רנטגן של עשור. תמונה זו של נאס"א, שפורסמה לפני למעלה מעשור, מציגה דוגמה להתלקחות בקרני רנטגן. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
שני חוקרים מאוניברסיטת מישיגן סטייט – גרייס סנגר-ג'ונסון וג'ק אוטג – חקרו את ההתלקחויות והדי האור שלהם בפירוט. מה שהם מצאו מראה על פעילות ב-Sgr A* בעבר הרחוק מאוד כאשר Sgr A* בלע חומר. פליטת קרני רנטגן מפעילות זו נדדה במשך מאות שנים מ-Sgr A* כדי להקפיץ ולהאיר ענן מולקולרי סמוך. זה יצר הד אור שעבר עוד בערך 26,000 שנים לפני שהגיע לכדור הארץ. לכן, כאשר אוטג וסנג'ר חקרו את ההתלקחויות והדי האור הללו, הם ממש הסתכלו אל העבר.
מחפש התלקחויות בקרני רנטגן Sgr A* עם NuSTAR
סנגר-ג'ונסון ניתחה נתונים של עשר שנים בחיפוש אחר התלקחויות של קרני רנטגן שנוצרו על ידי הרגלי האכילה של Sgr A*. במהלך החיפוש היא מצאה ראיות לתשע התפרצויות נוספות מסוג זה.
ההתלקחויות בדרך כלל דרמטיות למדי. מכיוון שהם כה בהירים, הם מספקים לאסטרונומים הזדמנות לחקור את הסביבה המיידית סביב החור השחור. הנתונים שחקרה סנגר-ג'ונסון הגיעו ממשימת NuSTAR. הוא מתאפס על פליטת קרני רנטגן וקרני גמא באנרגיה גבוהה. אלה מגיעים בדרך כלל מאזורים פעילים בלב גלקסיות, פיצוצי סופרנובה ואירועים פעילים אחרים.
הנתונים שסנג'ר-ג'ונסון אסף וניתח הם כעת מסד נתונים של התלקחויות מ-Sgr A. "אנו מקווים שעל ידי בניית בנק הנתונים הזה על התלקחויות Sgr A, אנו ואסטרונומים אחרים יכולים לנתח את המאפיינים של התלקחויות קרני רנטגן אלה ולהסיק מה התנאים הפיזיקליים בתוך הסביבה הקיצונית של החור השחור העל-מסיבי", אמרה סנגר-ג'ונסון. .
אסטרונומים כן יודעים על התפרצויות מ-Sgr A* מתצפיות אחרות. הנה מבט מסייר הפולארימטרי הדמיה של נאס"א וממצפה רנטגן צ'אנדרה. השילוב של נתוני IXPE וצ'נדרה עזר לחוקרים לקבוע שאור הרנטגן שזוהה בעננים המולקולריים מקורו במזל קשת A* במהלך התפרצות לפני כ-200 שנה. קרדיט: צ'נדרה: NASA/CXC/SAO; IXPE: NASA/MSFC/F. מרין ואח'; קרדיט סאוניפיקציה: NASA/CXC/SAO/K.Arcand, SYSTEM Sounds (M. Russo, A. Santaguida)
מעקב אחר הדים של התלקחויות
בזמן שסנג'ר-ג'ונסון עבד עם NuSTAR נתונים, חוקר לתואר ראשון ג'ק אוטג חקר את הפעילות סביב החור השחור. הוא ניתח 20 שנות נתונים על ענן מולקולרי ענק בשם "הגשר". הנתונים הגיעו מתצפיות שנעשו על ידי NuSTAR ו- סוכנות החלל האירופיתמצפה הכוכבים XMM-Newton. הגשר שוכן קרוב ל-Sgr A* ובדרך כלל לא היה מפיץ את האור שלו.
אז, אסטרונומים שמו לב כאשר הוא התבהר בקרני רנטגן, על פי אוטג, אשר בונה ציר זמן של Sgr Aשל התפרצויות מהעבר. "הבהירות שאנו רואים היא ככל הנראה השתקפות מאוחרת של התפרצויות קרני רנטגן בעבר מ-Sgr A", אמר. "ראינו לראשונה עלייה בבהירות בסביבות 2008. לאחר מכן, במשך 12 השנים הבאות, אותות רנטגן מהגשר המשיכו לגדול עד שהגיעו לשיא הבהירות ב-2020."
עבודתו של אוטג סייעה לאסטרונומים לקבוע ש-Sgr A* היה בהיר יותר בקרני רנטגן בכחמישה סדרי גודל ממה שהוא כעת. ההבהרה הזו מצביעה על כך שהחור השחור העל-מסיבי המרכזי שלנו עשה קניבליזציה של ענן גז קרוב. והבהירות חשפה מאפיינים אחרים, על פי Uteg. "אחת הסיבות העיקריות שאכפת לנו מכך שהענן הזה מתבהר היא שהוא מאפשר לנו להגביל את מידת הבהירות של ההתפרצות Sgr A* בעבר", אמר.
איור של חללית NuSTAR, בעלת תורן באורך 30 רגל (10 מטר) המפריד בין המודולים האופטיים (מימין) לבין הגלאים במישור המוקד (משמאל). הפרדה זו נחוצה לשיטה המשמשת לגילוי קרני רנטגן. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
מה חושפים הדים-אור מהסגר א*
הודות לעבודתם של סנגר-בראון ואוטג, לאסטרונומים יש דרך אחרת לעקוף את הקשיים בתצפית סביב חורים שחורים. "גם אבוקות וגם זיקוקים מאירים את החושך ועוזרים לנו לצפות בדברים שבדרך כלל לא היינו מסוגלים לעשות", אמרה. "זו הסיבה שאסטרונומים צריכים לדעת מתי ואיפה ההתלקחויות האלה מתרחשות, כדי שיוכלו לחקור את הסביבה של החור השחור באמצעות האור הזה."
אסטרונומים יודעים שהחור השחור אכן זולל חומרים קרובים על בסיס משתנה, אך ממצאים אלה עוזרים להם להגביל את התדירות שבה זה קורה וכיצד ההתלקחויות שנוצרו משפיעות על השכונה הסמוכה. נותרו שאלות רבות לגבי התדירות שבה התלקחויות אלו מתרחשות והתרחשו בעבר, לדברי עוזר פרופסור של MSU Shuo Zhang, ששימש כראש צוות עבור שני המחקרים הללו.
"זו הפעם הראשונה שבנינו שונות של 24 שנים עבור ענן מולקולרי המקיף את החור השחור הסופר-מאסיבי שלנו שהגיע לשיא בהירותו של קרני רנטגן", אמר ג'אנג. "זה מאפשר לנו לספר את פעילות העבר של רס"ר A* מלפני כ-200 שנה. צוות המחקר שלנו ב-MSU ימשיך ב'משחק האסטרוארכאולוגיה' הזה כדי לחשוף עוד יותר את המסתורין של מרכז שביל החלב."
תוצאות אלו של עבודת צוות MSU הוצגו במפגש קיץ 2024 של האגודה האמריקאית לאסטרונומיה.
עיבוד ממאמר שפורסם במקור ב-Universe Today.
למידע נוסף על גילוי זה, ראה חשיפת החור השחור המפלצתי בליבת הגלקסיה שלנו.
