Do Ziemi dotarło tajemnicze, bardzo jasne światło. Pochodzi z czarnej dziury – twierdzą astronomowie

W tym artykule:

1. Obserwacje tajemniczego rozbłysku
2. Źródłem światła jest czarna dziura
3. Strumień materii był skierowany w stronę Ziemi
4. Strumień materii poruszał się niemal z prędkością światła
5. Czarna dziura bardzo szybko rozerwała gwiazdę

Na początku 2022 roku, gdy astronomowie śledzili dane ze Zwicky Transient Facility, przeglądu całego nieba w Obserwatorium Palomar w Kalifornii, wykryli niezwykły błysk. Ta część nieba była obserwowana również poprzedniej nocy, lecz wówczas nie zarejestrowano żadnych tak gwałtownych emisji. Z pierwszych wyliczeń wynikało, że błysk niesie ze sobą więcej światła niż emituje 1000 miliardów Słońc.

Obserwacje tajemniczego rozbłysku

Międzynarodowy zespół badaczy, w skład którego wchodzą specjaliści m.in. z NASA i z Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego (Caltech), opublikował swoje odkrycie w biuletynie astronomicznym. Informacja zwróciła uwagę astronomów z całego świata, w tym naukowców z Massachusetts Institute of Technology (MIT).

W ciągu następnych kilku dni wiele teleskopów skupiło się na sygnale, pozwalając zebrać więcej cennych danych. Obserwacje prowadzono na wielu długościach fal, w tym w zakresie rentgenowskim, ultrafioletowym, optycznym i radiowym. Wszystko po to, by zobaczyć, co mogło wytworzyć tak ogromną ilość fal elektromagnetycznych.

Źródłem światła jest czarna dziura

Po wielu miesiącach prac astronomowie z MIT wraz ze współpracownikami ustalili prawdopodobne źródło sygnału. W badaniu opublikowanym w czasopiśmie naukowym „Nature Astronomy” naukowcy donoszą, że sygnał, nazwany AT 2022cmc, pochodzi prawdopodobnie z supermasywnej czarnej dziury. A dokładniej – z tzw. dżetu, który wylatuje z niej z prędkością bliską prędkości światła.

Dżet to skoncentrowany strumień materii, wyrzucany z biegunów ciała niebieskiego takiego jak gwiazda, czarna dziura czy galaktyka. Uczeni uważają, że dżet związany z AT 2022cmc jest wynikiem uwolnienia ogromnej ilości energii po rozerwaniu gwiazdy przez czarną dziurę.

Takie wydarzenie określa się mianem „zdarzeniem rozerwania pływowego” (TDE). Chodzi o stopniowe „pożarcie” gwiazdy, której materia jest wciągana przez ekstremalnie silną grawitację czarnej dziury. Opisywany AT 2022cmc jest jaśniejszy niż jakiekolwiek TDE zaobserwowane do tej pory.

Strumień materii był skierowany w stronę Ziemi

Jego źródło jest również najdalszym TDE, jakie kiedykolwiek wykryto. Mieści się w odległości około 8,5 miliarda lat świetlnych od nas. To ponad połowa drogi do centrum obserwowalnego Wszechświata.

W dodatku zespół twierdzi, że dżet czarnej dziury może być skierowany bezpośrednio w stronę Ziemi. Właśnie to powoduje, że sygnał wydaje się jaśniejszy, niż gdyby był ustawiony w innym kierunku. Efekt ten określa się mianem wzmocnienia dopplerowskiego. Przypomina ono wzmocnienie dźwięku syreny, gdy ta skierowana jest w naszą stronę.

Sygnał AT 2022cmc jest czwartym tak wzmocnionym TDE, jakie kiedykolwiek wykryto. A także pierwszym takim zdarzeniem zaobserwowanym od 2011 roku. Jest to również pierwsze TDE odkryte za pomocą optycznego przeglądu nieba.

W miarę, jak w nadchodzących latach pojawią się coraz potężniejsze teleskopy, ujawnią one więcej TDE. Obserwacja takich zjawisk może rzucić światło na to, jak supermasywne czarne dziury rosną i kształtują galaktyki wokół siebie.

Strumień materii poruszał się niemal z prędkością światła

Po początkowym odkryciu AT 2022cmc dr Dheeraj Pasham i dr Matteo Lucchini z MIT skupili się na sygnale, używając do tego Neutron star Interior Composition ExploreR (NICER). To teleskop rentgenowski, który działa na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Zazwyczaj takie jasne błyski na niebie są rozbłyskami gamma. Czyli ekstremalnymi dżetami emisji rentgenowskich, które wypluwane są z zapadających się masywnych gwiazd.

Materia po zderzeniu gwiazd neutronowych leci z prędkością nadświetlną. To niemożliwe, więc skąd to złudzenie?

Naukowcy policzyli z ogromną precyzją, z jaką prędkością porusza strumień materii wyrzucony w kosmos po zderzeniu dwóch gwiazd neutronowych. Pierwsze szacunki wskazywały, że była to prę...

– To szczególne zdarzenie było 100 razy silniejsze niż najsilniejsza poświata rozbłysku gamma – powiedział dr Pasham. – To było coś niezwykłego.

– Odkryliśmy, że prędkość strumienia wynosi 99,99 proc. prędkości światła – dodaje drugi z badaczy, dr Lucchini.

Czarna dziura bardzo szybko rozerwała gwiazdę

Aby wytworzyć tak intensywny dżet, czarna dziura musi znajdować się w ekstremalnie aktywnej fazie. Pasham opisuje to jako „szaleństwo hiper-karmienia”.

– Prawdopodobnie czarna dziura połyka gwiazdę w tempie połowy masy Słońca rocznie – szacuje Pasham. – Wiele z tych zakłóceń pływowych ma miejsce na wczesnym etapie takiego pochłaniania. Byliśmy w stanie uchwycić to zdarzenie na samym początku, w ciągu tygodnia od momentu, gdy czarna dziura zaczęła pochłaniać gwiazdę.

– Spodziewamy się znacznie więcej takich TDE w przyszłości – dodaje Lucchini. – Wtedy być może będziemy w stanie powiedzieć, jak dokładnie czarne wystrzeliwują te niezwykle silne dżety.

Źródła: Nature Astronomy, MIT.

Nasz ekspert

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.