Data från NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble (gul-vit) och NASA:s Chandra röntgenobservatorium (lila). Den lila-vita källan nere till vänster visar röntgenemission från resterna av en stjärna som slet isär när den föll mot ett mellanhål svart hål. Värdgalaxen i det svarta hålet ligger i mitten av bilden. Kredit:röntgen:NASA/CXC/UNH/D.Lin et al, Optisk:NASA/ESA/STScI
ESA:s XMM-Newton-observatorium har upptäckt den bästa kandidaten någonsin för en mycket sällsynt och svårfångad typ av kosmiskt fenomen:ett medeltungt svart hål i processen att riva sönder och festa på en närliggande stjärna.
Det finns olika typer av svarta hål som lurar i hela universum:massiva stjärnor skapar svarta hål med stjärnmassa när de dör, medan galaxer är värd för supermassiva svarta hål i sina centrum, med massor som motsvarar miljoner eller miljarder solar.
Att ligga mellan dessa ytterligheter är en mer pensionär medlem av svarta hålfamiljen:svarta hål med mellanmassa. Tänkte vara frön som så småningom kommer att växa till att bli supermassiva, dessa svarta hål är särskilt svårfångade, och därför har väldigt få robusta kandidater någonsin hittats.
Nu, ett team av forskare som använder data från ESA:s XMM-Newton röntgenutrymme, liksom NASA:s Chandra X-Ray Observatory och Swift X-Ray Telescope, har hittat ett sällsynt tecken på aktivitet. De upptäckte en enorm strålning i utkanten av en avlägsen galax, kastades av när en stjärna passerade för nära ett svart hål och slukades därefter.
"Det här är otroligt spännande:denna typ av svart hål har inte upptäckts så tydligt tidigare, "säger ledningsvetaren Dacheng Lin från University of New Hampshire, USA.
"Några kandidater har hittats, men på det stora hela är de extremt sällsynta och mycket eftertraktade. Det här är den bästa kandidat med svarta hål som har hittats hittills. "
Denna ras av svart hål tros bildas på olika sätt. Ett bildningsscenario är den rymliga sammanslagningen av massiva stjärnor som ligger i täta stjärnkluster, gör centren för dessa kluster till en av de bästa platserna att jaga efter dem. Dock, när sådana svarta hål har bildats, dessa platser tenderar att sakna gas, lämnar de svarta hålen utan material att konsumera och därmed lite strålning att avge - vilket i sin tur gör dem extremt svåra att upptäcka.
"En av de få metoder vi kan använda för att försöka hitta ett svart hål i mellanliggande massa är att vänta på att en stjärna ska passera nära den och bli störd-detta" aktiverar "det svarta hålets aptit igen och får den att avge en flare som vi kan observera, "tillägger Lin.
Röntgenkällan 3XMM J215022.4−055108, ses med ESA:s XMM-Newton röntgenrumsobservatorium 2006 (vänster) och 2009 (höger). Detta är den bästa kandidaten någonsin för en mycket sällsynt och svårfångad typ av kosmiskt fenomen:ett så kallat mellanhårigt svart hål i processen att riva sönder och festa på en närliggande stjärna. Denna sällsynta ras av svart hål upptäcktes när den störde och rev isär en närliggande stjärna, gorging på det resulterande skräpet och slänger av en enorm mängd ljus i processen. Den har en massa på omkring femtiotusen gånger solens, och ligger i ett massivt stjärnkluster i utkanten av en galax cirka 740 miljoner ljusår bort. En jämförelse mellan dessa två bilder visar hur energisprånget som frigörs av denna kraftfulla händelse gradvis minskade under åren. Upphovsman:European Space Agency
"Denna typ av händelse har bara setts tydligt i mitten av en galax tidigare, inte vid ytterkanterna. "
Lin och kollegor silade igenom data från XMM-Newton för att hitta kandidaten. De identifierade den i observationer av en stor galax cirka 740 miljoner ljusår bort, taget 2006 och 2009 som en del av en galaxundersökning, och i ytterligare data från Chandra (2006 och 2016) och Swift (2014).
"Vi tittade också på bilder av galaxen tagna av en mängd andra teleskop, för att se hur utsläppen såg ut optiskt, "säger medförfattaren Jay Strader från Michigan State University, USA.
"Vi såg att källan flammade i ljusstyrka i två bilder från 2005 - den verkade mycket blåare och ljusare än den hade bara några år tidigare. Genom att jämföra alla data konstaterade vi att den olyckliga stjärnan sannolikt stördes i oktober 2003 under vår tid, och producerade en energikälla som förfallit under de följande tio åren eller så. "
Forskarna tror att stjärnan stördes och revs sönder av ett svart hål med en massa på cirka femtiotusen gånger solens.
Sådana stjärnutlösta utbrott förväntas bara hända sällan från denna typ av svart hål, så denna upptäckt antyder att det kan finnas många fler som lurar i ett vilande tillstånd i galaxperiferier över det lokala universum.
"Denna kandidat upptäcktes genom en intensiv sökning av XMM-Newtons röntgenkällkatalog, som är fylld med högkvalitativa data som täcker stora delar av himlen, viktigt för att avgöra hur stort det svarta hålet var och vad som hände för att orsaka den observerade strålningsutbrottet, säger Norbert Schartel, ESA Project Scientist för XMM-Newton.
"XMM-Newton röntgenkällkatalog är för närvarande den största katalogen av denna typ, som innehåller mer än en halv miljon källor:exotiska föremål som det som upptäcktes i vår studie är fortfarande gömda där och väntar på att bli upptäckta genom intensiv datamining, "tillägger medförfattaren Natalie Webb, chef för XMM-Newton Survey Science Center vid Research Institute in Astrophysics and Planetology (IRAP) i Toulouse, Frankrike.
"Att lära sig mer om dessa föremål och tillhörande fenomen är nyckeln till vår förståelse av svarta hål. Våra modeller är för närvarande besläktade med ett scenario där en främmande civilisation observerar jorden och ser att farföräldrar släpper sina barnbarn i förskolan:de kan anta att det finns något mellanliggande för att passa deras modell av en mänsklig livslängd, men utan att observera den länken, det finns inget sätt att veta säkert. Detta fynd är otroligt viktigt, och visar att upptäcktsmetoden som används här är bra att använda, "avslutar Norbert.
