Najveći bljesak iz supermasivne crne rupe ikada

Najmasivnijim zvijezdama u svemiru suđeno je eksplodirati kao briljantne supernove prije nego što se uruše u crne rupe. Pa ipak, čini se da jedna ogromna zvijezda nikada nije ispunila svoju sudbinu jer se previše približila golemoj crnoj rupi koja ju je progutala, rastrgavši ​​je na komadiće.

To je najvjerojatnije objašnjenje autora novog izvješća objavljenog u časopisu Nature Astronomy, koje opisuje najsnažniji i najudaljeniji bljesak energije ikad zabilježen iz supermasivne crne rupe. Kozmički objekt prvi su put uočili 2018. godine Zwicky Transient Facility (ZTF) financiran od strane američke Nacionalne zaklade za znanost (NSF), sa sjedištem u Caltechovom opservatoriju Palomar, i Catalina Real-Time Transient Survey pod vodstvom Caltecha, koji također financira NSF.

Bljesak se brzo pojačao za faktor 40 tijekom razdoblja od nekoliko mjeseci, a na vrhuncu je bio 30 puta sjajniji od bilo kojeg prethodnog bljeska crne rupe viđenog do danas. U najsjajnijem trenutku, bljesak je sjao svjetlošću 10 bilijuna sunaca.

Supermasivna crna rupa iza bljeska je aktivna galaktička jezgra (AGN). Označena kao J2245+3743, procjenjuje se da je 500 milijuna puta masivnija od našeg Sunca. Nalazi se 10 milijardi svjetlosnih godina daleko u udaljenom svemiru. Budući da svjetlost ima konačnu brzinu i treba joj vremena da dođe do nas, astronomi promatraju udaljene događaje poput ovog u prošlosti, kada je svemir bio mlad.

„Energetski podaci pokazuju da je ovaj objekt vrlo daleko i vrlo svijetao“, kaže glavni autor studije Matthew Graham, profesor astronomije na Caltechu, suvoditelj projekta. „Ovo je drugačije od bilo kojeg AGN-a koji smo ikada vidjeli.“

Astronomi nastavljaju pratiti bljesak crne rupe iako s vremenom slabi. Zapravo, osim što svjedočimo objektu u prošlosti, samo vrijeme teče sporije na udaljenom mjestu crne rupe u usporedbi s našim vlastitim iskustvom vremena.

"To je fenomen koji se naziva kozmološka dilatacija vremena zbog istezanja prostora i vremena. Kako svjetlost putuje kroz svemir koji se širi da bi došla do nas, njezina valna duljina se proteže kao i samo vrijeme", objašnjava Graham, napominjući da su dugovječna istraživanja poput ZTF-a i Cataline važna za potpuno svjedočenje događajima u prošlosti jer je u ovom slučaju 'sedam godina ovdje dvije godine tamo'. Promatramo kako se događaj reproducira četvrtinom brzine." 

Kako bi utvrdili što bi moglo uzrokovati tako dramatičan bljesak svjetlosti u svemiru, istraživači su temeljito ispitali popis mogućnosti, zaključivši da je najvjerojatniji krivac događaj plimnog poremećaja (TDE). Ovaj fenomen se događa kada gravitacija supermasivne crne rupe pomiče zvijezdu koja joj se previše približi, polako je trošeći tijekom vremena dok se ona spiralno uvlači u crnu rupu. Činjenica da bljesak crne rupe J2245+3743 još uvijek traje ukazuje na to da svjedočimo zvijezdi koja još nije u potpunosti progutana, već je poput "ribe koja je tek na pola puta niz kitov ždrijelo", kaže Graham.

Ako je bljesak posljedica TDE-a, znanstvenici procjenjuju da je supermasivna crna rupa progutala zvijezdu s masom najmanje 30 puta većom od mase našeg Sunca. Prethodni rekorder za najvećeg kandidata za TDE, događaj nazvan Scary Barbie prema svojoj početnoj ZTF klasifikaciji kao ZTF20abrbeie, nije bio ni približno toliko intenzivan. Taj TDE, za koji se također smatra da potječe od AGN-a, bio je 30 puta slabiji od onog kod J2245+3743, a procjenjuje se da je njegova osuđena zvijezda imala između tri i deset solarnih masa.

Isprva se J2245+3743 nije činio ničim posebnim. Godine 2018., nakon što je objekt prvi put uočen, istraživači su koristili 200-inčni Hale teleskop u Caltechovom opservatoriju Palomar kako bi dobili spektar svjetlosti objekta, ali nije otkrio ništa neobično. Godine 2023. tim je primijetio da se bljesak raspada sporije nego što se očekivalo, pa su dobili još jedan spektar iz opservatorija WM Keck na Havajima, koji je ukazivao na ekstremnu svjetlinu ovog određenog AGN-a.

„U početku je bilo važno utvrditi da je ovaj ekstremni objekt doista toliko svijetao“, objašnjava koautorica Saavik Ford, profesorica na Graduate Centeru Sveučilišta u New Yorku (CUNY) i Borough of Manhattan Community Collegeu te Američkom muzeju prirodne povijesti (AMNH). Moguće je, kaže ona, da je objekt možda usmjeravao svjetlost prema nama, a ne svijetlio u svim smjerovima, ali podaci iz NASA-ine bivše misije Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) pomogli su isključiti tu mogućnost. Na kraju, nakon što su isključeni i drugi scenariji, istraživači su zaključili da je J2245+3743 doista najsjajniji bljesak crne rupa ikad zabilježen.

„Zvijezde ove mase su rijetke“, kaže Ford, „ali mislimo da zvijezde unutar diska aktivnog galaksijskog jezgra mogu postati veće. Materija s diska se izbacuje na zvijezde, uzrokujući njihov rast mase.“

Pronalazak 'obroka' crne rupe s takvim mega proporcijama ukazuje na to da se drugi događaji poput ovog vjerojatno događaju diljem svemira. Istraživači se nadaju da će istražiti više ZTF podataka kako bi pronašli druge, a NSF i opservatorij Vera C. Rubin Ministarstva energetike također bi mogli pronaći neobično velike TDE-ove.

„Nikada ne bismo otkrili ovaj rijedak događaj da nije bilo ZTF-a“, kaže Graham. „Već sedam godina promatramo nebo sa ZTF-om, tako da kada vidimo nešto bljeska ili se mijenja, možemo vidjeti što se dogodilo u prošlosti i kako će se razvijati.“