Спонтанното магнитно обръщане на чудовищна черна дупка предизвиква загадъчна експлозия

Тази илюстрация показва акреционния диск, короната (бледи, конични завихряния над диска) и свръхмасивната черна дупка на активната галактика 1ES 1927+654 преди скорошния й скок. Кредит: НАСА/Държавен университет Сонома, Ауроре Симонет

Обсерваторията Swift на НАСА проследява потенциалното магнитно обръщане на чудовищната черна дупка

Рядка и загадъчна експлозия от активна галактика на 236 милиона светлинни години може да е била предизвикана от магнитно обръщане, спонтанно обръщане на магнитното поле около нейния център Черна дупка.

В ново задълбочено проучване международен екип от учени свързва необичайните характеристики на изригването с промените в околната среда на черната дупка, които вероятно биха били предизвикани от такъв магнитен превключвател.

Разгледайте необичайното изригване на 1ES 1927+654, галактика на 236 милиона светлинни години от нас в съзвездието Дракон. Внезапно обръщане на магнитното поле около неговата черна дупка с милион слънчева маса може да е предизвикала експлозията. кредит:[{” attribute=””>NasaCentre de vol spatial de Goddard

“Des changements rapides de la lumière visible et ultraviolette ont été observés dans quelques dizaines de galaxies similaires à celle-ci”, a déclaré Sibasish Laha, chercheur à l’Université du Maryland, comté de Baltimore et au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. “Mais cet événement marque la première fois que nous voyons des rayons X disparaître complètement tandis que les autres longueurs d’onde s’éclaircissent.”

Un article décrivant les résultats, dirigé par Laha, est accepté pour publication dans Le Journal Astrophysique.

Тази последователност илюстрира различни характеристики на експлозията на галактиката 1ES 1927+654, от нейната силно увеличена осветеност във видимото и UV до загубата и възстановяването на короната, източникът на високоенергийни рентгенови лъчи. Кредит: Център за космически полети на Годард на НАСА

Изследователският екип анализира нови и архивирани наблюдения в целия спектър. Обсерваторията на NASA Neil Gehrels Swift и спътникът XMM-Newton на ESA (Европейската космическа агенция) предоставиха UV и рентгенови измервания 6 метра и 10,4 метра Gran Telescopio Canarias, и двата разположени на остров Ла Палма на Канарските острови, Испания. Радио измерванията са получени от Very Long Baseline Array, мрежа от 10 радиотелескопа, разположени в Съединените щати; Много голям масив в Ню Мексико; и европейската VLBI мрежа.

В началото на март 2018 г., All-Sky Automated Survey за свръхнови предупреди астрономите, че галактика, наречена 1ES 1927+654, се е осветила близо 100 пъти във видима светлина. Търсенето на по-ранни открития от финансираната от НАСА система за последно предупреждение за въздействието на Земята-астероид показа, че изригването е започнало месеци по-рано, в края на 2017 г.

Интерпретация на магнитна инверсия на изригването в центъра на активна галактика

Тази диаграма илюстрира интерпретацията на магнитната инверсия на изригването в центъра на активната галактика, известна като 1ES 1927+654. Жълтите линии представляват първоначалната посока на магнитното поле, докато оранжевите линии показват обратната полярност. В края на декември 2017 г. акреционният диск свети до 100 пъти във видима светлина, след засилено „захранване“ от свръхмасивната черна дупка – вероятно предизвикано от промяна в магнитния полярност във външния диск. През август 2018 г. обратният магнитен поток достигна вътрешния акреционен диск, което доведе до изчезване на короната – и високоенергийните рентгенови лъчи, които тя произвежда. През октомври 2018 г. рентгеновите лъчи се върнаха, което показва, че короната е била възстановена, но постепенно става по-интензивна, достигайки своя връх през ноември 2019 г. През този период магнитното поле се засилва в новата си ориентация и може да има по-висок поток от материя. стигнем до черната дупка. Днес: Черната дупка се е установила в своето състояние преди изригването от 2011 г., но с магнитно поле с противоположна полярност. Кредит: Център за космически полети Годард на НАСА/Джей Фридлендър

Когато Суифт изследва за първи път галактиката през май 2018 г., нейното UV излъчване се е увеличило 12 пъти, но постоянно намалява, което показва по-ранен ненаблюдаван пик. Тогава, през юни, най-високоенергийното рентгеново излъчване на галактиката изчезна.

„Беше много вълнуващо да се задълбочим в странния експлозивен епизод на тази галактика и да се опитаме да разберем възможните физически процеси на работа“, каза Хосе Акоста-Пулидо, съавтор в Института по астрофизика на Канарските острови (IAC) в Тенерифе.

Това видео илюстрира интерпретацията на магнитната инверсия на изригването в центъра на активната галактика, известна като 1ES 1927+654, както е показано на диаграмата по-горе. Кредит: Център за космически полети Годард на НАСА/Джей Фридлендър

Повечето големи галактики, включително нашата[{” attribute=””>Milky Way, host a supermassive black hole weighing millions to billions of times the Sun’s mass. When matter falls toward one, it first collects into a vast, flattened structure called an accretion disk. As the material slowly swirls inward, it heats up and emits visible, UV, and lower-energy X-ray light. Near the black hole, a cloud of extremely hot particles – called the corona – produces higher-energy X-rays. The brightness of these emissions depends on how much material streams toward the black hole.

“An earlier interpretation of the eruption suggested that it was triggered by a star that passed so close to the black hole it was torn apart, disrupting the flow of gas,” said co-author Josefa Becerra González, also at the IAC. “We show that such an event would fade out more rapidly than this outburst.”

Neil Gehrels Swift Observatory

Illustration of the Neil Gehrels Swift Observatory. Credit: NASA

The unique disappearance of the X-ray emission provides astronomers with an important clue. They suspect the black hole’s magnetic field creates and sustains the corona, so any magnetic change could impact its X-ray properties.

“A magnetic reversal, where the north pole becomes south and vice versa, seems to best fit the observations,” said co-author Mitchell Begelman, a professor in the department of astrophysical and planetary sciences at the University of Colorado Boulder. He and his Boulder colleagues, post-doctoral researcher and co-author Nicolas Scepi and professor Jason Dexter, developed the magnetic model. “The field initially weakens at the outskirts of the accretion disk, leading to greater heating and brightening in visible and UV light,” he explained.

As the flip progresses, the field becomes so weak that it can no longer support the corona – the X-ray emission vanishes. The magnetic field then gradually strengthens in its new orientation. In October 2018, about 4 months after they disappeared, the X-rays came back, indicating that the corona had been fully restored. By summer 2021, the galaxy had completely returned to its pre-eruption state.

Magnetic reversals are likely to be common events in the cosmos. The geologic record shows that Earth’s field flips unpredictably, averaging a few reversals every million years in the recent past. The Sun, by contrast, undergoes a magnetic reversal as part of its normal cycle of activity, switching north and south poles roughly every 11 years.

Reference: “A radio, optical, UV and X-ray view of the enigmatic changing look Active Galactic Nucleus 1ES~1927+654 from its pre- to post-flare states” by Sibasish Laha (NASA-GSFC), Eileen Meyer, Agniva Roychowdhury, Josefa Becerra González, J. A. Acosta-Pulido, Aditya Thapa, Ritesh Ghosh, Ehud Behar, Luigi C. Gallo, Gerard A. Kriss, Francesca Panessa, Stefano Bianchi, Fabio La Franca, Nicolas Scepi, Mitchell C. Begelman, Anna Lia Longinotti, Elisabeta Lusso, Samantha Oates, Matt Nicholl and S. Bradley Cenko, Accepted, The Astrophysical Journal.
arXiv:2203.07446

Goddard manages the Swift mission in collaboration with Penn State, the Los Alamos National Laboratory in New Mexico, and Northrop Grumman Space Systems in Dulles, Virginia. Other partners include the University of Leicester and Mullard Space Science Laboratory in the United Kingdom, Brera Observatory in Italy, and the Italian Space Agency.

Add Comment