Zespół astronomów odkrył największą kosmiczną eksplozję, jaką kiedykolwiek zaobserwowano.
Eksplozja jest ponad dziesięć razy jaśniejsza niż jakakolwiek znana supernowa i trzy razy jaśniejsza niż najjaśniejsze zdarzenie związane z rozerwaniem pływowym, w którym gwiazda wpada do supermasywnej czarnej dziury. Wybuch ten, znany jako AT2021lwx, w dodatku trwa już ponad 3 lata. Dla porównania, większość supernowych jest widoczna tylko przez kilka miesięcy. Omawiane zdarzenie miało miejsce prawie 8 miliardów lat świetlnych stąd, w czasie, gdy Wszechświat miał około 6 miliardów lat, ale nadal jest wykrywane przez sieć teleskopów.
Naukowcy uważają, że eksplozja jest związana z ogromnym obłokiem gazu, prawdopodobnie tysiące razy większym od naszego Słońca, który został gwałtownie rozerwany przez supermasywną czarną dziurę. Fragmenty obłoku zostały pochłonięte, a jego pozostałości wysłały fale uderzeniowe, również do dużego pyłowego pierścienia otaczającego czarną dziurę. Takie zdarzenia są bardzo rzadkie i nigdy wcześniej nie zaobserwowano niczego na tak dużą skalę.
W zeszłym roku astronomowie byli świadkami najjaśniejszej eksplozji w historii – rozbłysku promieniowania gamma znanego jako GRB 221009A. Chociaż był on jaśniejszy niż AT2021lwx, trwał tylko przez kilka godzin, co oznacza, że całkowita energia uwolniona przez eksplozję AT2021lwx jest znacznie większa.
Sygnał AT2021lwx został po raz pierwszy wykryty w 2020 roku w ramach przeglądu nieba Zwicky Transient Facility w Kalifornii, a następnie odebrany przez system ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System) na Hawajach. Instrumenty te badają nocne niebo w celu wykrywania kosmicznych zjawisk krótkotrwałych, których jasność gwałtownie się zmienia, wskazując na ich związek ze zdarzeniami takimi jak (między innymi) supernowe. Sieci te poszukują również asteroid i komet. Co ciekawe, nawet dziś skala zaobserwowanego wówczas wybuchu nie jest dokładnie znana.
Natknęliśmy się na to przypadkowo, ponieważ [zjawisko] zostało oznaczone i wskazane przez nasz algorytm wyszukiwania, gdy poszukiwaliśmy na niebie określonego typu supernowych – wyjaśnia dr Philip Wiseman, naukowiec z University of Southampton, który kierował badaniami. Większość supernowych i rozerwań pływowych trwa tylko kilka miesięcy, po czym znika. Coś, co świeciło jasno przez ponad dwa lata, było więc od początku czymś niezwykłym.
To nie wszystko. Analizując dokładnie widmo światła obiektu, zespół Wisemana był w stanie zmierzyć jego odległość. A gdy już znamy naszą odległość do danego obiektu i jednocześnie jego jasność, można obliczyć jego jasność absolutną. Po przeprowadzeniu tych obliczeń uczeni zdali sobie sprawę, że jest to faktycznie niezwykle jasny obiekt. Jedyne zjawiska we Wszechświecie, które są tak jasne jak AT2021lwx, to kwazary – supermasywne czarne dziury, na które z dużą prędkością opada strumień gazu.
W przypadku kwazara widzimy zwykle, jak jego jasność zmienia się w czasie – kwazar jaśnieje, po czym jego blask spada, po czym rośnie z powrotem. Natomiast w przypadku AT2021lwx spojrzano w przeszłość, przyglądając się lokalizacji tego zjawiska przez więcej niż dekadę, i okazało się, że nigdy wcześniej w tym miejscu nie wykryto obiektu, aż potem nagle pojawił się on tam jako jedna z najjaśniejszych rzeczy we Wszechświecie. To niezwykłe – zauważa profesor Mark Sullivan, współautor pracy.
Co zatem spowodowało tę wielką eksplozję? Istnieją różne teorie na ten temat, ale zespół uważa, że najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem jest niezwykle duży obłok gazu (głównie wodoru) lub pyłu, który zboczył z orbity wokół czarnej dziury i został "wysłany" do jej środka. Zespół zbiera obecnie więcej danych na temat eksplozji, obserwując ją na różnych długościach fal, w tym w zakresie promieniowania rentgenowskiego, co może ujawnić temperaturę obiektu, a także rodzaj procesów, które doprowadziły do wybuchu. Naukowcy przeprowadzą również ulepszone symulacje obliczeniowe, aby sprawdzić, czy ich nowe wyniki będą zgodne z ich teorią na temat przyczyny eksplozji.
Dzięki nowym instrumentom, takim jak Obserwatorium Very Rubin, które zostaną udostępnione w trybie online w ciągu najbliższych kilku lat, mamy szansę odkryć więcej takich zdarzeń i również dowiedzieć się o nich więcej. Może się okazać, że te zdarzenia, choć niezwykle rzadkie, są tak energetyczne, że stanowią kluczowe procesy wyzwalające zmienność centrów galaktyk w czasie – dodaje Filip Wiseman.
Wyniki badań zostały opublikowane w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Więcej informacji:
- Astronomers reveal the largest cosmic explosion ever seen
- Multiwavelength observations of the extraordinary accretion event AT2021lwx
Źródło: University of Southampton
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Wizja artystyczna akrecji na czarną dziurę. Źródło: John A. Paice
