Zespół z University of Southampton wykrył daleki kosmiczny wybuch dwa razy jaśniejszy niż największa zarejestrowana dotąd supernowa i trzy razy jaśniejszy od największego znanego przypadku pochłonięcia gwiazdy przez czarną dziurę. Na ilustracji czarna dziura i kwazar w wyobrażeniu artysty (Alex Myers / Pixabay)
W odległości 8 mld lat świetlnych, gdy wszechświat miał zaledwie 6 mld lat, nastąpiła najpotężniejsza z zaobserwowanych dotąd eksplozji. Astronomowie sądzą, że ogromna chmura gazu lub pyłu wpadła do czarnej dziury.
Zespół z University of Southampton wykrył daleki kosmiczny wybuch dwa razy jaśniejszy niż największa zarejestrowana dotąd supernowa i trzy razy jaśniejszy od największego znanego przypadku pochłonięcia gwiazdy przez czarną dziurę. Eksplozja oznaczona jako AT2021lwx trwa już przy tym trzy lata, podczas gdy np. supernowe gasną po kilku miesiącach.
Wybuch miał miejsce 8 mld lat świetlnych od Ziemi, w czasie kiedy wszechświat liczył zaledwie 6 mld lat. Według specjalistów, AT2021lwx to wynik rozrywania i pochłaniania przez czarną dziurę chmury gazu lub pyłu prawdopodobnie tysiące razy większej od Słońca.
Zasysane fragmenty chmury wysyłają fale uderzeniowe do jej pozostałych części oraz do dużego, złożonego z pyłu pierścienia otaczającego czarną dziurę. Takie zdarzenia są niezwykle rzadkie i niczego na taką skalę wcześniej nie obserwowano – podkreślają astronomowie.
A team led by our astronomers have made history by capturing the largest cosmic explosion ever seen 🌌🤯
10X brighter than any known supernova, it is believed to be a vast cloud of gas being violently disrupted by a supermassive black hole.
Learn more 👉 https://t.co/GmzIROwDGh pic.twitter.com/dHnVRvxoZ5
— University of Southampton (@unisouthampton) May 12, 2023
Jak dotąd najjaśniejszą znaną eksplozją był zanotowany w ubiegłym roku wybuch promieniowania gamma GRB 221009A. Choć miała ona większą jasność, trwała zaledwie ułamek czasu utrzymywania się AT2021lwx.
Tymczasem nietypową eksplozję po raz pierwszy zauważono w 2020 roku, z pomocą instrumentu Zwicky Transient Facility w Kalifornii. Potem obserwacje przejął Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) na Hawajach. Urządzenia te przeczesują niebo w poszukiwaniu różnych obiektów silnie zmieniających swoją jasność, takich jak np. wspomniane supernowe, komety czy asteroidy.
„Na ten obiekt natknęliśmy się przypadkiem, gdy w czasie poszukiwań supernowych nasz algorytm zwrócił uwagę na coś nietypowego” – opowiada dr Philip Wiseman, jeden z autorów pracy opublikowanej w piśmie „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.
„Większość supernowych i zdarzeń związanych z grawitacyjnym rozrywaniem masy trwa tylko kilka miesięcy, zanim znikną. To, że coś pozostaje tak jasne przez ponad dwa lata, wydaje się naprawdę niezwykłe” – dodaje.
Badacze obserwowali następnie nietypowy obiekt z pomocą kolejnych instrumentów – były to kosmiczne obserwatorium Neil Gehrels Swift Telescope, New Technology Telescope w Chile i Gran Telescopio CANARIAS w La Palma. Na zmierzenie odległości od Ziemi pozwoliła analiza spektrum wysyłanego przez wybuch promieniowania.
Ta ogromna gromada galaktyk, nazwana Abell 2744 i nosząca przydomek Gromada Pandory, została sfotografowana przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a w ramach programu Pola Graniczne, w którym Hubble wraz z innymi wielkimi obserwatoriami NASA bada wczesny Wszechświat, przepatrując duże gromady galaktyk. Gromada jest tak masywna, że jej potężna grawitacja ugina światło galaktyk znajdujących się daleko za nią, sprawiając, że obiekty tła wydają się większe i jaśniejsze, co jest zjawiskiem zwanym soczewkowaniem grawitacyjnym. Soczewkowanie grawitacyjne pozwala teleskopom zobaczyć bardzo odległe galaktyki, które w innym przypadku byłyby poza ich zasięgiem (NASA Hubble, CC BY 2.0, zdjęcie modyfikowane / Wikimedia)
„Gdy już zna się odległość do obiektu i jego pozorną jasność, można obliczyć jego realne światło. Po wykonaniu tych obliczeń zdaliśmy sobie sprawę, że ten obiekt jest niezwykle jasny” – mówi prof. Sebastian Hönig, współautor badania.
Jak tłumaczą naukowcy, jedynymi obiektami, które dorównują jasnością AT2021lwx są kwazary – supermasywne czarne dziury z nieustannym dopływem pochłanianego przez nie, rozpędzonego do gigantycznych prędkości gazu.
„W przypadku kwazarów widzimy, jak ich jasność z biegiem czasu rośnie i maleje. Ale gdy przeanalizowaliśmy dane z ostatniej dekady, nikt nie wykrył AT2021lwx. Eksplozja pojawiła się nagle z siłą najjaśniejszych obiektów we wszechświecie. To bezprecedensowe” – mówi prof. Mark Sullivan, jeden z naukowców.
Obserwacje będą trwały. Dokładniejszych danych mają dostarczyć badania prowadzone w innych zakresach fal, w tym promieniowania X, które może ujawnić temperaturę i zweryfikować procesy leżące u podłoża wybuchu. Naukowcom pomóc mają też nowe, ulepszone komputerowe symulacje. Liczą oni też na odkrycie kolejnych, podobnych obiektów.
„Dzięki nowym urządzeniom, takim jak Vera Rubin Observatory, które ma zostać uruchomione w ciągu kilku lat, mamy nadzieję odkryć więcej zdarzeń tego typu i więcej się o nich dowiedzieć. Być może zdarzenia te, choć bardzo rzadkie, są tak energetyczne, że stanowią kluczowe procesy decydujące o tym, jak centra galaktyk zmieniają się w czasie” – mówi dr Wiseman.
Więcej informacji można znaleźć w artykule źródłowym, w „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.
Autor: Marek Matacz, PAP.
