Czym są największe eksplozje w kosmosie od czasu Wielkiego Wybuchu?

Naukowcy odkryli nową klasę niezwykle energetycznych zdarzeń we Wszechświecie. Największe eksplozje w kosmosie, od czasu Wielkiego Wybuchu, mają miejsce, gdy duża gwiazda rozrywana jest przez supermasywną czarną dziurę.

.Astronomowie z University of Hawaii at Manoa odkryli największe eksplozje w kosmosie, nowa klasa zdarzeń została nazwana „ekstremalnymi nuklearnymi przejściami” (extreme nuclear transients – ENT). Te niezwykłe zjawiska występują, gdy masywne gwiazdy – co najmniej trzy razy cięższe od Słońca – są rozrywane, gdy zbliżą do supermasywnej czarnej dziury. Uwalnia to ogromne ilości energii widocznej w kosmicznych odległościach. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Science Advances.

„Od ponad dekady obserwujemy gwiazdy rozrywane w wyniku zdarzeń zaburzeń pływowych (tidal disruption events), ale te ENT to istne bestie, osiągające jasności prawie dziesięciokrotnie większe niż to, co zwykle widzimy. ENT są nie tylko znacznie jaśniejsze niż zwykłe takie zdarzenia, ale pozostają jasne przez lata, znacznie przekraczając energię nawet najjaśniejszych znanych wybuchów supernowych” – mówi Jason Hinkle z University of Hawaii at Manoa.

Jak opisują badacze, niezwykła jasność i energia ENT są niezwykłe nawet na skalę Wszechświata. Najbardziej energetyczne ze zdarzeń, nazwane Gaia18cdj, wyemitowało 25 razy więcej energii niż najbardziej energetyczne znane supernowe. Zwykła supernowa emituje w ciągu jednego roku tyle energii, ile Słońce w ciągu 10 miliardów lat swojego życia, a ENT 100 Słońc w ciągu jednego roku.

.Te największe eksplozje w kosmosie zostały odkryte po raz pierwszy, gdy badacze poszukiwali długookresowych rozbłysków pochodzących z centrów galaktyk. Zaobserwowali dwa niezwykłe zdarzenia w danych z misji Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej, które emitowały światło znacznie dłużej niż inne zjawiska i nie miały cech wspólnych z innymi obiektami.

Odkrycie to zapoczątkowało poszukiwania tych źródeł światła. Z pomocą należącego do University of Hawaii at Manoa systemu Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System, Obserwatorium W. M. Kecka i innych teleskopów na całym świecie, astronomowie zebrali dane z całego spektrum elektromagnetycznego. Ponieważ ENT ewoluują powoli przez kilka lat, uchwycenie ich pełnej historii wymagało czasu.

Niedawno trzecie zdarzenie o podobnych właściwościach zostało odkryte przez Zwicky Transient Facility, co również dodało argument, że ENT są odrębną nową klasą ekstremalnych zdarzeń astrofizycznych.

.Astronomowie doszli do wniosku, że nie mogą być to supernowe, ponieważ uwalniają znacznie więcej energii niż jakakolwiek znana eksplozja gwiezdna. Ogromna ilość energii, w połączeniu z gładkimi i wydłużonymi krzywymi jasności, sugerował alternatywny mechanizm – akrecję (opadanie rozproszonej materii na powierzchnię ciała niebieskiego w wyniku działania grawitacji) na supermasywną czarną dziurę.

Jednak ENT różnią się od normalnej akrecji na czarną dziurę, która zazwyczaj wykazuje nieregularne i nieprzewidywalne zmiany jasności. Płynne i długotrwałe rozbłyski ENT wskazują na wyraźny proces fizyczny – stopniową akrecję zaburzonej gwiazdy przez supermasywną czarną dziurę.

„ENT stanowią cenne nowe narzędzie do badania masywnych czarnych dziur w odległych galaktykach. Ponieważ są one tak jasne, możemy zobaczyć je na ogromnych kosmicznych odległościach – a w astronomii patrzenie daleko oznacza patrzenie w przeszłość. Obserwując te długookresowe rozbłyski, uzyskujemy wgląd w rozwój czarnych dziur, gdy Wszechświat był w połowie swojego obecnego wieku, kiedy galaktyki były miejscami, w których gwiazdy tworzyły się i karmiły swoje supermasywne czarne dziury 10 razy energiczniej niż obecnie” – Benjamin Shappee z University of Hawaii at Manoa.

.Rzadkość występowania ENT – co najmniej 10 milionów razy rzadziej niż supernowe – sprawia, że ich wykrycie jest trudne i zależy od ciągłego monitorowania kosmosu. Przyszłe obserwatoria, takie jak należące do NASA Vera C. Rubin Observatory i Roman Space Telescope, będą mogły wykryć znacznie więcej tak spektakularnych zdarzeń, zmieniając rozumienie aktywności czarnych dziur w odległym wczesnym Wszechświecie.

Oprac. EG