SVEMIRSKI SPEKTAKL: Crna rupa rastrgala je zvijezdu i okupila astronome iz cijelog svijeta

12/12/2022

Bio je to događaj kakav nije viđen više od desetljeća: iznenadni bljesak energije lansiran iz središta daleke galaksije, dovoljno svijetao da bude vidljiv s udaljenosti od 8,5 milijardi svjetlosnih godina. S bljeskom svjetlosti ekvivalentnim više od 1000 trilijuna sunaca, bljesak je prvo otkrilo Zwicky Transient Facility, istraživanje cijelog noćnog neba provedeno sa zvjezdarnice Palomar u Kaliforniji.

Za nekoliko dana, astronomi diljem svijeta okrenuli su svoje teleskope prema bljesku, promatrajući ga rendgenskim, radijskim i drugim valnim duljinama. Bio je nevjerojatno svijetao i bio je sličan prasku gama zraka – vrsti bljeska koji obično detektiraju teleskopi gama zraka ili X-zraka. Ali ovaj je bio uočen optičkim teleskopom.

Ogromna svjetlina bljeska navela je astronome na zaključak da ga je uzrokovala raspad zvijezde. Zvijezda je zalutala preblizu supermasivne crne rupe u srcu galaksije i bila je razbijena gravitacijskim silama. “Može potpuno rastrgati zvijezdu. Doslovno se vuče i rasteže sve dok više ne može stajati zajedno,” objasnio je Igor Andreoni sa Sveučilišta Maryland, glavni autor jednog od dva rada o tom događaju.

To se naziva događaj poremećaja plime i oseke, a astronomi su uočili desetke takvih događaja tijekom posljednjih godina. Ono što je neobično u ovom konkretnom događaju je to što je stvorio ogroman mlaz energije, pri čemu je materijal izbačen iz polova crne rupe brzinom bliskom brzini svjetlosti. Smatra se da je ovaj mlaz bio posebno svijetao jer je usmjeren izravno prema Zemlji, zbog čega se čini svjetlijim i vidljivim u širem dijelu elektromagnetskog spektra.

Kako bi uočili dramatične prolazne događaje poput ovih, astronomi trebaju teleskope koji kontinuirano skeniraju što je više moguće neba i koji označavaju sve iznenadne promjene svjetline – poput Zwicky Transient Facility. Ali postoje tisuće promjena u svjetlini koje se promatraju svake noći, tako da ovo brdo podataka treba pročistiti kako bi se otkrili najzanimljiviji objekti. Andreonijeva grupa radi na pretraživanju ovih podataka kako bi pronašla vrlo brze događaje u optičkoj valnoj duljini.

Nagle promjene u svjetlini potencijalno bi mogle biti uzrokovane supernovom ili spajanjem dviju neutronskih zvijezda. Potrebna su daljnja promatranja kako bi se razumio određeni događaj koji je izazvao bljesak. Supernova, na primjer, posvijetli u razdoblju od nekoliko tjedana, što je izuzetno brzo prema astronomskim standardima. Ali ovaj se događaj razvio još brže od toga, u roku od nekoliko sati ili dana.

Grupa je ovaj bljesak označila međunarodnoj zajednici, potičući istraživače koji su radili koristeći teleskope koji rade na drugim valnim duljinama poput radija ili X-zraka da ga također promatraju. Ukupno je 21 teleskop pridonio podacima o događaju.

Od zvijezda koje su rastrgale crne rupe, čini se da samo oko 1 posto proizvodi te moćne mlazove, ali istraživači još uvijek nisu sigurni zašto. Kako se zvijezda razdvaja i njezin materijal povlači prema crnoj rupi, energija te materije se pretvara u svjetlost. Teoretizira se da bi magnetska polja i vrtnja crne rupe mogli djelovati zajedno i poslati materijal koji puca iz njezinih polova – poput cijevi s bojom koja se stisne u sredini dok materijal ne izleti s oba kraja.

Ovo je bio prvi put da je takav mlaz otkriven u dijelu vidljivog svjetla elektromagnetskog spektra, također poznatom kao optička valna duljina. Prethodno su mlazovi iz okoline crnih rupa detektirani promatranjem X-zraka, gama zraka i radiovalova. To astronomima govori nešto o okolišu oko crne rupe. Da nije tako gusto jer je omogućilo prolaz optičke svjetlosti i pokazuje da bi gledanje u optički raspon moglo biti koristan način za uočavanje ovih ekstremnih događaja u budućnosti.

Potreba da teleskopi brzo reagiraju na takve događaje također stvara poticaj za veću fleksibilnost u dizajnu i planiranju teleskopa. Teleskopi poput Hubblea ili Jamesa Webba uvelike su „pretjerani“, što znači da se puno više istraživača prijavljuje za vrijeme na teleskopu nego što ih je moguće primiti. Zato se vrijeme promatranja pomno planira godinama unaprijed i svaka posljednja minuta vremena promatranja popunjena je maksimalno moguće. Ali također postoji potreba za teleskopima koji mogu odgovoriti na rijetke događaje u roku od nekoliko sati ili čak minuta.

Teško je sigurno i brzo promijeniti smjer svemirskog teleskopa, tako da Hubble i svemirski teleskop James Webb samo povremeno doprinose ovoj vrsti istraživanja. No nedavno izgrađeni zemaljski teleskopi, poput mreže MASTER ili teleskopa GROWTH-India, specijalizirani su za skeniranje neba u potrazi za događajima gama zraka i trenutno i autonomno kretanje kako bi ih promatrali.

U drugim slučajevima, istraživači podnose zahtjeve putem online sustava za promatranje tijekom dostupnih trenutaka. Sve je veći interes za razmatranje kako teleskopi mogu odgovoriti na ove kratke i rijetke, ali znanstveno važne događaje. Naravno, međunarodna suradnja između istraživača koji rade s različitim teleskopima i sposobnost tih teleskopa da brzo reagiraju bili su ključni za postizanje ovog pomaka u promatranju crnih rupa.