Grupa badaczy pod kierownictwem Pauli Sánchez-Saez, doktorantki z Wydziału Astronomii Uniwersytetu w Chile, zdołała ustalić, że stopień zmienności światła emitowanego przez materiał pochłaniany przez supermasywne czarne dziury w rdzeniach galaktyk aktywnych zależy od szybkości akrecji, czyli ilości wchłoniętego materiału.
„Światło emitowane przez materiał, którego jasność zmienia się znacznie w czasie, więc możemy mówić o pewnych zmianach. Wiemy, że się zmienia, ale nadal nie wiemy, dlaczego obserwując inne obiekty, takie jak gwiazdy czy galaktyki bez aktywnych jąder, widzimy, że ich jasność jest stała w czasie, ale jeśli spojrzymy na galaktyki z aktywnymi jądrami ich jasność zarówno rośnie, jak i spada, to znaczy jest całkowicie nieprzewidywalna. Badaliśmy, w jaki sposób amplituda zmienności jest powiązana ze średnią jasnością emitowaną przez supermasywną czarną dziurę (AGN) i szybkością akrecji AGN (to znaczy ilością materiału pochłanianego przez czarną dziurę rocznie). Wyniki naszej analizy pokazują, że w przeciwieństwie do tego, co wcześniej sądzono, jedyną ważną właściwością fizyczną wyjaśniającą amplitudę zmienności jest szybkość narastania AGN ”- mówi Paula Sanchez w swojej publikacji.
Badanie wykazało, że istnieje tylko jedna właściwość fizyczna, która może przewidywać zmienność tych obiektów: szybkość narastania. „Jedyną rzeczą, która ma znaczenie, jest to, ile materii dostaje się do tej supermasywnej czarnej dziury. Więc jeśli jest na „diecie” lub „połyka”, wtedy „jedzenie” jej pochłania dużo energii … to znaczy decyduje o tym, czy dużo, czy mało. Nasze odkrycie jest takie, że im mniej „połykają”, tym bardziej się zmieniają ”- wyjaśniła Polina Lyra, badaczka z Wydziału Astronomii Uniwersytetu w Chile i badaczka z CATA Astrophysicist Training Center.
Dla Pauli Sánchez-Sáez, pierwszej autorki badania, znaczenie tego odkrycia polega na próbie ustalenia fizycznego mechanizmu tej zmienności – jednej z najbardziej nieodłącznych cech aktywnych jąder galaktyk.
„Wyniki uzyskane w tym badaniu podważają stary paradygmat, według którego amplituda zmienności AGN zależy głównie od jasności AGN. Uważano, że pomiar masy czarnych dziur nie zawsze jest możliwy, dlatego pomiar szybkości narastania można przeprowadzić dokładnie dla kilku obiektów jednocześnie. Według danych SDSS właściwości fizyczne można zmierzyć dla około 2000 obiektów, co również zaobserwowano w badaniu zmienności QUEST-La Silla AGN. Ponadto z naszej obserwacji byliśmy w stanie uzyskać bardzo dobrej jakości krzywe blasku dla dużej próbki obiektów, dzięki czemu mogliśmy niezależnie zbadać zmienność każdego obiektu, co wcześniej nie było możliwe dla większości AGN. Dzięki dokładnym pomiarom właściwości fizycznych AGN, w połączeniu z dobrą charakterystyką zmienności poszczególnych AGN, byliśmy w stanie określić, że głównym czynnikiem determinującym amplitudę zmienności jest szybkość akrecji lub więcej, lub mówiąc technicznie, współczynnik Eddingtona ”.
Dane wykorzystane w tej pracy pochodzą z dwóch źródeł jednocześnie. Aby przeanalizować zmienność, naukowcy wykorzystali dane z badania zmienności QUEST-La Silla AGN (kierowanego przez Paulinę Lira), które było prowadzone w latach 2010-2015, obserwując jednocześnie pięć lokalizacji pozagalaktycznych. Aby zbadać właściwości fizyczne AGN, wykorzystano publiczne dane widmowe z Sloan Digital Sky Survey (SDSS).
W przyszłości naukowcy planują zbadać oś czasu zmienności tych aktywnych jąder galaktycznych:
„Kolejną bardzo ważną właściwością jest skala zmienności tych obiektów w czasie. Aby dokładnie zmierzyć tę właściwość, potrzebujemy krzywych blasku obejmujących ponad 10 lat. Dlatego musimy poczekać na przyszłe badania, takie jak obserwacje z Wielkiego Synoptycznego Teleskopu Obserwacyjnego (LSST), aby dostarczyć więcej danych fotometrycznych, które możemy połączyć z aktualnymi danymi, abyśmy mogli połączyć te dane z naszymi danymi z badania zmienności QUEST-La Silla AGN, które wydłużą nasze krzywe blasku do około 20 lat ”- podsumowała Paula.
