in

L’inversione magnetica spontanea del mostro buco nero innesca una misteriosa eruzione

Disco di accrescimento, corona e buco nero supermassiccio della galassia attiva

Questa immagine mostra il disco di accrescimento, la corona (deboli vortici conici sopra il disco) e il buco nero supermassiccio della galassia attiva 1ES 1927+654 prima della sua più recente riacutizzazione. Credito: NASA/Sonoma State University, Aurore Simonnet

Lo Swift Observatory della NASA sta monitorando il potenziale spin magnetico del mostro buco nero

Un’esplosione rara ed enigmatica da una galassia attiva distante 236 milioni di anni luce potrebbe essere stata innescata da un’inversione magnetica, un’inversione spontanea del campo magnetico che ne circonda il centro[{” attribute=””>black hole.

In a comprehensive new study, an international team of scientists links the eruption’s unusual characteristics to changes in the black hole’s environment that likely would be triggered by such a magnetic switch.

Esplora l’insolita esplosione di 1ES 1927+654, una galassia distante 236 milioni di anni luce nella costellazione del Draco. Un’improvvisa inversione del campo magnetico attorno al suo buco nero di miliardi di masse solari potrebbe aver innescato l’eruzione. Riconoscimento:[{” attribute=””>NASA’s Goddard Space Flight Center

“Rapid changes in visible and ultraviolet light have been seen in a few dozen galaxies similar to this one,” said Sibasish Laha, a research scientist at the University of Maryland, Baltimore County and NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. “But this event marks the first time we’ve seen X-rays dropping out completely while the other wavelengths brighten.”

A paper describing the findings, led by Laha, is accepted for publication in The Astrophysical Journal.

Questa sequenza illustra varie caratteristiche dell’esplosione della galassia 1ES 1927+654, dalla sua luminosità visibile e UV drammaticamente aumentata alla perdita e al ripristino della corona, la fonte di raggi X ad alta energia. Credito fotografico: Goddard Space Flight Center della NASA

Il team di ricerca ha analizzato le osservazioni nuove e archiviate da tutto lo spettro. L’Osservatorio Swift Neil Gehrels della NASA e il satellite XMM Newton dell’ESA (Agenzia spaziale europea) hanno fornito misurazioni UV e raggi X. Le osservazioni in luce visibile provengono dal Telescopio Nazionale Italiano Galileo da 3,6 metri e dal Gran Telescopio Canarias da 10,4 metri, entrambi situati sull’isola di La Palma nelle Isole Canarie, in Spagna. Le misurazioni radio sono state effettuate dal Very Long Baseline Array, una rete di 10 radiotelescopi negli Stati Uniti; il Very Large Array nel New Mexico; e la rete europea VLBI.

All’inizio di marzo 2018, l’All-Sky Automated Survey for Supernovae ha avvertito gli astronomi che una galassia chiamata 1ES 1927+654 si è illuminata quasi 100 volte nella luce visibile. Una ricerca di precedenti scoperte da parte dell’Asteroid Terrestrial Impact System Last Alert System, finanziato dalla NASA, ha mostrato che l’eruzione era iniziata mesi prima, alla fine del 2017.

Interpretazione magnetica inversa dell'eruzione al centro di una galassia attiva

Questo diagramma illustra l’interpretazione dell’inversione magnetica dell’esplosione al centro della galassia attiva nota come 1ES 1927+654. Le linee gialle rappresentano la direzione iniziale del campo magnetico, mentre le linee arancioni indicano la polarità invertita. Alla fine di dicembre 2017, il disco di accrescimento si è illuminato fino a 100 volte nella luce visibile, riflettendo la maggiore “alimentazione” del buco nero supermassiccio, forse innescata da un cambiamento nella polarità magnetica nel disco esterno. Nell’agosto 2018, il flusso magnetico invertito ha raggiunto il disco di accrescimento interno, provocando la scomparsa della corona e dei raggi X ad alta energia che produce. I raggi X sono tornati nell’ottobre 2018, indicando che la corona si era ricostruita, ma si sono gradualmente intensificati, raggiungendo il picco a novembre 2019. Durante questo periodo, il campo magnetico si è rafforzato nel suo nuovo orientamento e un flusso maggiore di materia potrebbe raggiungere il buco nero. Oggi: il buco nero è tornato al suo stato di eruzione precedente al 2011, ma con un campo magnetico di polarità opposta. Credito: Goddard Space Flight Center/Jay Friedlander della NASA

Quando Swift ha esaminato per la prima volta la galassia nel maggio 2018, la sua emissione di raggi UV era aumentata di 12 volte ma in costante diminuzione, indicando un picco non osservato in precedenza. Poi, a giugno, i raggi X ad alta energia della galassia sono scomparsi.

“È stato molto emozionante approfondire lo strano episodio esplosivo di questa galassia e cercare di comprendere i possibili processi fisici in atto”, ha affermato José Acosta-Pulido, coautore dell’Istituto di Astrofisica delle Isole Canarie (IAC) di Tenerife.

Questo video illustra l’interpretazione dell’inversione magnetica del bagliore al centro della galassia attiva nota come 1ES 1927+654 come mostrato nel diagramma sopra. Credito: Goddard Space Flight Center/Jay Friedlander della NASA

La maggior parte delle grandi galassie, inclusa la nostra[{” 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.

SpaceX riporta a casa quattro astronauti dalla Stazione Spaziale Internazionale tra le minacce russe di non lavorare insieme | Notizie di scienza e tecnologia

Il James Webb Space Telescope inizia i controlli finali prima delle osservazioni scientifiche