Stwierdzono, że strumień naładowanych cząstek poruszający się niemal z prędkością światła, powstały z pozostałości gwiazdy brutalnie rozerwanej przez supermasywną czarną dziurę, jest jednym z najjaśniejszych i najbardziej energetycznych wydarzeń, jakie astronomowie kiedykolwiek byli świadkami we wszechświecie.
Dżet wyzwolony przez to, co astronomowie nazywają zdarzeniem zakłócającym pływy (TDE), jest tak potężny, że znalezienie prawdziwego zjawiska, z którym można by go porównać, jest trudne. I dlatego astronomowie pod kierownictwem Yvette Cendes z Uniwersytetu w Oregonie zdecydowali się porównać to z szacunkową mocą energetyczną fikcyjnego urządzenia: Gwiezdnych Wojen Gwiazda Śmierci, który może wysadzić w powietrze całe planety.
„Planety zostaną zniszczone przez kilka pierwszych lat lata świetlne,Cendes, który jest radioastronomem, powiedział Space.com. „Nie jestem tylko pewien, jak daleko od dżetu by to miało miejsce”.
Mówiąc dokładniej, całkowita energia tego zdarzenia, które zostało oficjalnie skatalogowane jako AT2018hyz, zależy od sposobu emisji tej energii. Dżety relatywistyczne z TDE są bardzo rzadkie i stanowią około 1% wszystkich znanych przypadków. Pozostałe 99% to wypływ kulisty, który porusza się znacznie wolniej. W tym drugim przypadku patrzylibyśmy na wyjściową energię 2 x 10^50 ergów (erg to jednostka energii; słoneczny w szczycie generuje 10^33 ergów), podczas gdy scenariusz odrzutowy, który preferuje Cendes, biorąc pod uwagę ogromną jasność AT2018hyz, osiągnąłby 5 x 10^55 ergów.
A produkcja energii stale rośnie. Modele sugerują, że szczyt osiągnie w 2027 r., po czym zacznie stopniowo spadać.
„Waham się, czy podać ostateczne szacunki energii – jest zbyt wiele rzeczy, od których będzie to zależeć, a które staną się jasne, gdy faktycznie zobaczymy szczyt” – powiedział Cendes. „Ale przewidujemy, że w szczytowym momencie będzie około dwa razy jaśniejszy niż obecnie”.
Jak więc doszło do tej ogromnej erupcji energii? AT2018hyz został po raz pierwszy wykryty w 2018 roku i wówczas wydawał się całkiem zwyczajnym TDE, którego zaobserwowano nieco ponad 100.
„W tym początkowym odkryciu nie było nic, co kazałoby nam sądzić, że coś takiego wydarzy się wiele lat później” – powiedział Cendes.
TDE ma miejsce, gdy a gwiazda podchodzi trochę za blisko a supermasywna czarna dziura. W przypadku AT2018hyz czarna dziura znajduje się w dość spokojnym miejscu galaktyka 665 milionów lat świetlnych stąd.
Siły pływowe, w wyniku których jedna strona gwiazdy odczuwa większe przyciąganie grawitacyjne od czarna dziura niż po przeciwnej stronie, zacznij rozciągać i rozrywać gwiazdę w imadle, skutecznie ją niszcząc.
Przez kilka lat od pierwszego odkrycia AT2018hyz nic wielkiego się nie działo. Astronomowie nie są pewni dlaczego, ale w przypadku TDE często występuje okres oczekiwania. Mając to na uwadze, jedna z hipotez głosi, że rozdrobniony materiał gwiezdny owinie się wokół czarnej dziury i utworzy dysk akrecyjny, zajmuje trochę czasu.
Część materii gwiazdowej wpada do czarnej dziury, ale duża jej część jest kierowana od czarnej dziury przez pola magnetyczne.
Zaobserwowano, że AT2018hyz ponownie ożyła w 2022 roku, kiedy nagle pojaśniała w falach radiowych, prawdopodobnie wytwarzanych przez promieniowanie synchrotronowe emitowane przez dżet. Ten odrzutowiec jest tak potężny, że Cendes nadał mu nawet przydomek „Jetty McJetface” – w nawiązaniu do słynnego Pudełko McBoatface’a incydent — i obecnie jest 50 razy jaśniejszy niż w momencie pierwotnego wykrycia. Obserwowanie czarnej dziury nadal emitującej tak dużo energii przez wiele lat po pochłonięciu gwiazdy jest uważane za niespotykane.
Kolejną zaletą wyjaśnienia dżetu jest to, że rozwiązałoby to zagadkę, dlaczego produkcja energii wciąż rośnie.
Kiedy takie strumienie są produkowane po raz pierwszy, są one wysoce skolimowane i mają wąski kąt rozwarcia, a gdyby strumień nie był skierowany bezpośrednio na nas, ale był pod kątem do nas, wówczas nie widzielibyśmy jego pełnego wybuchu. Jednak z biegiem czasu strumienie mają tendencję do rozszerzania się.
„A teraz pojawia się w naszym polu widzenia, gdy strumień zwalnia” – mówi Cendes „Jeśli chodzi o to, w jaki sposób uzyskuje się te relatywistyczne dżety z TDE, cóż, nikt nie wie na pewno, ale jest to aktywny obszar badań. Prawdopodobnie ma to coś wspólnego z polami magnetycznymi, ale najwyraźniej potrzebne są też inne rzeczy, w przeciwnym razie widywalibyśmy je częściej w TDE”.
Cendes chce teraz upolować więcej takich wyjątkowo energetycznych wydarzeń. Wraz z udostępnieniem sieci Square Kilometre Array (SKA) w następnej dekadzie, astronomowie wreszcie będą mieli narzędzie, które będzie w stanie badać radiowe niebo z dużą precyzją i czułością, potencjalnie znajdując znacznie więcej dżetów radiowych nie tylko z TDE, ale także z galaktyk, które są bardziej regularnie aktywne.
Ustalenia zespołu Cendesa opublikowano 5 lutego br Dziennik astrofizyczny.
