Även om vi vet att supermassiva svarta hål (miljontals gånger vår sols massa) lurar i centrum av de flesta galaxer, gör själva deras natur dem svåra att upptäcka och studera. I motsats till den populära idén om svarta hål som ständigt ”slukar” materia kan dessa gravitationsmonster tillbringa långa perioder i en vilande, inaktiv fas.
Så var fallet med det svarta hålet i hjärtat av SDSS1335+0728, en avlägsen och oansenlig galax 300 miljoner ljusår bort i Virgans konstellation. Efter att ha varit inaktivt i årtionden tändes det plötsligt upp och började nyligen producera röntgenljusblixtar utan motstycke.
De första tecknen på aktivitet dök upp i slutet av 2019, då galaxen oväntat började lysa starkt och väckte astronomernas uppmärksamhet. Efter att ha studerat den i flera år drog de slutsatsen att de ovanliga förändringar de såg förmodligen var resultatet av att det svarta hålet plötsligt ”slog på” – gick in i en aktiv fas. Den ljusstarka, kompakta, centrala regionen i galaxen klassificeras nu som en aktiv galaxkärna, med smeknamnet ”Ansky”.
”När vi först såg Ansky lysa upp i optiska bilder startade vi uppföljande observationer med NASA:s rymdteleskop Swift X-ray och vi kontrollerade arkiverade data från röntgenteleskopet eROSITA, men då såg vi inga tecken på röntgenemissioner”, säger Paula Sánchez Sáez, forskare vid European Southern Observatory i Tyskland och ledare för det team som först utforskade det svarta hålets aktivering.
Ansky vaknar upp
I februari 2024 började ett team lett av Lorena Hernández-García, forskare vid Valparaiso University i Chile, att se röntgenstrålar från Ansky med nästan regelbundna intervall.
Arbetet har publicerats i Nature Astronomy.
”Denna sällsynta händelse ger astronomer möjlighet att observera ett svart håls beteende i realtid med hjälp av röntgenteleskopen XMM-Newton och NASA:s NICER, Chandra och Swift. Detta fenomen är känt som ett kvasiperiodiskt utbrott, eller QPE (quasiperiodic eruption). QPEs är kortlivade flammande händelser. Och det här är första gången vi har observerat en sådan händelse i ett svart hål som verkar vakna upp”, förklarar Lorena.
”Den första QPE-episoden upptäcktes 2019, och sedan dess har vi bara upptäckt en handfull till. Vi förstår ännu inte vad som orsakar dem. Att studera Ansky kommer att hjälpa oss att bättre förstå svarta hål och hur de utvecklas.”
”XMM-Newton spelade en central roll i vår studie. Det är det enda röntgenteleskopet som är tillräckligt känsligt för att upptäcka det svagare röntgenbakgrundsljuset mellan utbrotten. Med XMM-Newton kunde vi mäta hur svagt Ansky blir, vilket gjorde det möjligt för oss att beräkna hur mycket energi Ansky frigör när den tänds upp och börjar blinka.”
Upptäckt av förbryllande beteende
Gravitationen hos ett svart hål fångar upp materia som kommer för nära och kan slita sönder den. Materian från en infångad stjärna skulle till exempel spridas till en het, ljusstark och snabbt roterande skiva som kallas en ackretionsskiva. Den nuvarande uppfattningen är att QPEs orsakas av att ett objekt (som kan vara en stjärna eller ett litet svart hål) interagerar med denna ackretionsskiva och de har kopplats till förstörelsen av en stjärna. Men det finns inga bevis för att Ansky har förstört en stjärna.
De extraordinära egenskaperna hos Anskys återkommande utbrott fick forskargruppen att överväga andra möjligheter. Ackretionsskivan skulle kunna bildas av gas som fångas upp av det svarta hålet från dess grannskap, och inte av en sönderdelad stjärna. I detta scenario skulle röntgenutbrotten komma från högenergiska chocker i skivan, framkallade av ett litet himlakroppsföremål som färdas genom och stör det omloppsbana materialet, upprepade gånger.
”Röntgenutbrotten från Ansky är 10 gånger längre och 10 gånger mer ljusstarka än vad vi ser från en typisk QPE”, säger Joheen Chakraborty, en av forskarna och doktorand vid Massachusetts Institute of Technology i USA.
”Vart och ett av dessa utbrott frigör hundra gånger mer energi än vad vi har sett på andra ställen. Anskys utbrott uppvisar också den längsta kadens som någonsin observerats, på cirka 4,5 dagar. Detta pressar våra modeller till deras yttersta gränser och utmanar våra befintliga idéer om hur dessa röntgenblixtar genereras.”
Att se ett svart hål i aktion
Att kunna se Ansky utvecklas i realtid är en aldrig tidigare skådad möjlighet för astronomer att lära sig mer om svarta hål och de energiska händelser som de ger upphov till.
”När det gäller QPE:er är vi fortfarande vid den punkt där vi har fler modeller än data, och vi behöver fler observationer för att förstå vad som händer”, säger Erwan Quintin, ESA Research Fellow och röntgenastronom.
”Vi trodde att QPEs var resultatet av att små himlakroppar fångas upp av mycket större himlakroppar och spiraliserar ner mot dem. Anskys utbrott verkar berätta en annan historia för oss. Dessa repetitiva utbrott är sannolikt också förknippade med gravitationsvågor som ESA:s framtida uppdrag LISA kanske kan fånga upp.”
”Det är viktigt att ha dessa röntgenobservationer som kompletterar gravitationsvågdata och hjälper oss att lösa det förbryllande beteendet hos massiva svarta hål.”
För mer information: Upptäckt av extrema kvasiperiodiska utbrott i ett massivt svart hål som nyligen ackumulerats, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02523-9
