NASA's Swift volgt potentiële magnetische flip van monsterzwart gat

[univers]

deze afbeelding toont de accretieschijf, corona (bleke, kegelvormige wervelingen boven de schijf) en het superzware zwarte gat van het actieve sterrenstelsel 1ES 1927+654 vóór zijn recente opflakkering. Krediet: NASA/Sonoma State University, Aurore Simonnet

Een zeldzame en raadselachtige uitbarsting vanuit een melkwegstelsel op 236 miljoen lichtjaar afstand kan zijn veroorzaakt door een magnetische omkering, een spontane omkering van het magnetische veld rond het centrale zwarte gat.

In een uitgebreide nieuwe studie koppelt een internationaal wetenschappelijk team de ongebruikelijke kenmerken van de uitbarsting aan veranderingen in de omgeving van het zwarte gat die waarschijnlijk zouden worden veroorzaakt door zo'n magnetische schakelaar.


Verken de ongewone uitbarsting van 1ES 1927+654, een sterrenstelsel op 236 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Draco. Een plotselinge omkering van het magnetische veld rond het zwarte gat van een miljoen zonnemassa's kan de uitbarsting hebben veroorzaakt.
Krediet: NASA's Goddard Space Flight Center

"Snelle veranderingen in zichtbaar en ultraviolet licht zijn waargenomen in enkele tientallen sterrenstelsels die vergelijkbaar zijn met deze", zegt Sibasish Laha, een onderzoeker aan de Universiteit van Maryland, Baltimore County en NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Maar deze gebeurtenis markeert de eerste keer dat we röntgenstralen volledig hebben zien wegvallen terwijl de andere golflengten helderder worden."

Een paper dat de bevindingen beschrijft, geleid door Laha, wordt geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal.

Het onderzoeksteam analyseerde nieuwe en gearchiveerde observaties over het hele spectrum. NASA's Neil Gehrels Swift Observatory en ESA's (European Space Agency) XMM-Newton-satelliet leverden UV- en röntgenmetingen. Waarnemingen van zichtbaar licht kwamen van de 3,6 meter lange Galileo National Telescope van Italië en de 10,4 meter lange Gran Telescopio Canarias , beide gelegen op het eiland La Palma op de Canarische Eilanden, Spanje. Radiometingen werden verkregen van de Very Long Baseline Array , een netwerk van 10 radiotelescopen verspreid over de Verenigde Staten; de Very Large Array in New Mexico; en het Europese VLBI-netwerk .

Begin maart 2018 waarschuwde de All-Sky Automated Survey for Supernovae astronomen dat een sterrenstelsel met de naam 1ES 1927+654 bijna 100 keer helderder was geworden in zichtbaar licht. Een zoektocht naar eerdere detecties door het door NASA gefinancierde Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System toonde aan dat de uitbarsting maanden eerder was begonnen, eind 2017.

Toen Swift het sterrenstelsel in mei 2018 voor het eerst onderzocht, was de UV-emissie 12 keer verhoogd, maar gestaag afgenomen, wat wijst op een eerdere niet-waargenomen piek. Toen, in juni, verdween de hoogenergetische röntgenstraling van de melkweg.

"Het was erg spannend om in de vreemde explosieve episode van dit sterrenstelsel te duiken en te proberen de mogelijke fysieke processen op het werk te begrijpen", zegt José Acosta-Pulido, een co-auteur van het Canary Islands Institute of Astrophysics (IAC) op Tenerife.

De meeste grote sterrenstelsels, waaronder onze eigen Melkweg, herbergen een superzwaar zwart gat met een gewicht van miljoenen tot miljarden keren de massa van de zon. Wanneer materie in de richting van één valt, verzamelt het zich eerst in een enorme, afgeplatte structuur die een accretieschijf wordt genoemd. Terwijl het materiaal langzaam naar binnen wervelt, warmt het op en straalt het zichtbaar UV-licht en röntgenlicht met lagere energie uit. In de buurt van het zwarte gat produceert een wolk van extreem hete deeltjes - de corona genaamd - röntgenstraling met hogere energie. De helderheid van deze emissies hangt af van hoeveel materiaal naar het zwarte gat stroomt.

" Een eerdere interpretatie van de uitbarsting suggereerde dat deze werd veroorzaakt door een ster die zo dicht bij het zwarte gat passeerde dat hij uit elkaar werd gescheurd, waardoor de gasstroom werd verstoord", zei co-auteur Josefa Becerra González, ook bij de IAC. "We laten zien dat zo'n gebeurtenis sneller zou verdwijnen dan deze uitbarsting."

De unieke verdwijning van de röntgenstraling geeft astronomen een belangrijke aanwijzing. Ze vermoeden dat het magnetische veld van het zwarte gat de corona creëert en in stand houdt, dus elke magnetische verandering kan de röntgeneigenschappen beïnvloeden.

"Een magnetische omkering, waarbij de noordpool zuid wordt en vice versa, lijkt het beste bij de waarnemingen te passen", zegt co-auteur Mitchell Begelman, een professor in de afdeling astrofysische en planetaire wetenschappen aan de Universiteit van Colorado Boulder. Hij en zijn collega's van Boulder, postdoctoraal onderzoeker en co-auteur Nicolas Scepi en professor Jason Dexter, ontwikkelden het magnetische model. "Het veld verzwakt aanvankelijk aan de rand van de accretieschijf, wat leidt tot meer opwarming en verheldering in zichtbaar en UV-licht", legde hij uit.

Naarmate de flip vordert, wordt het veld zo zwak dat het de corona niet langer kan dragen - de röntgenstraling verdwijnt. Het magnetische veld wordt dan geleidelijk sterker in zijn nieuwe oriëntatie. In oktober 2018, ongeveer 4 maanden nadat ze verdwenen waren, kwamen de röntgenfoto's terug, wat aangeeft dat de corona volledig hersteld was. Tegen de zomer van 2021 was het sterrenstelsel volledig teruggekeerd naar de staat van voor de uitbarsting.

Magnetische omkeringen zijn waarschijnlijk veelvoorkomende gebeurtenissen in de kosmos. Het geologische record laat zien dat het veld van de aarde onvoorspelbaar omdraait, met een gemiddelde van enkele omkeringen per miljoen jaar in het recente verleden. De zon daarentegen ondergaat een magnetische omkering als onderdeel van zijn normale activiteitscyclus , waarbij hij ongeveer om de 11 jaar van noord- en zuidpool verandert.

Goddard beheert de Swift-missie in samenwerking met Penn State, het Los Alamos National Laboratory in New Mexico en Northrop Grumman Space Systems in Dulles, Virginia. Andere partners zijn de Universiteit van Leicester en het Mullard Space Science Laboratory in het Verenigd Koninkrijk, het Brera Observatory in Italië en het Italiaanse ruimteagentschap.

https://www.nasa.gov/feature/goddard/20 ... black-hole