Hatalmas űrkatasztrófát fedeztek fel egy óriástávcsővel

Fantáziarajzunk megmutatja, hogyan nézhet ki, ha egy csillag túlságosan megközelít egy fekete lyukat, ahol a gravitációs erők darabokra szakítják. A csillaganyag egy része korongot formálva örvénylik a fekete lyuk körül, az ábrán látható módon. Ez azonban egy olyan ritka eset, amikor elektromágneses sugárzással kísért anyagnyalábok is kilövellnek a fekete lyuk pólusainak irányában. A különféle csillagászati műszerekkel, köztük a VLT-vel gyűjtött adatok szerint az AT2022cmc jelű esemény során anyagkilövellési nyalábok, jetek is keletkeztek, ráadásul ez az eddigi legtávolabbi megfigyelt ilyen jelenség

2022 elején riasztották az Európai Déli Obszervatórium Nagyon Nagy Távcsövének (Very Large Telescope – VLT) személyzetét, mert egy égboltfelmérő távcsővel szokatlan fényfelvillanást észleltek. A VLT-t erre – más távcsövekkel együtt – azonnal a jelzett égi pozíció irányába fordították. A jelenség forrása egy távoli galaxis középpontjában működő szupernagy tömegű fekete lyuk volt, amint éppen elfogyasztott egy csillagot, míg a maradványok egy részét anyagnyalábok formájában kivetette magából. A VLT mérései alapján a csillagászok megállapították, hogy ez a valaha észlelt legtávolabbi ilyen esemény. Minthogy a kilövellő anyagsugár majdnem pontosan felénk mutat, így most először tudtak a kutatók a látható fény tartományában megfigyelni egy ilyen jelenséget, ami új lehetőséget jelent ezeknek a kivételes eseményeknek a megfigyelésére.

Ha egy csillag véletlenül egy fekete lyuk közelébe keveredik, ott a hihetetlenül erős árapályerők darabokra tépik őt. Ezt az eseményt árapály-katasztrófának (tidal disruption event – TDE) nevezik a csillagászok. Száz alkalomból nagyjából egyszer az ilyen események a forgó fekete lyuk pólusaiból kiinduló, elektromágneses sugárzással kísért anyagkilövellések, jetek megjelenésével is járnak. Ezek a jet-TDE-k. Az ilyen jelenségek lehetőségét a feketelyuk-kutatás egyik úttörője, John Wheeler [1] vetette fel 1971-ben. Wheeler szemléletes leírása szerint olyan ez, „mintegy középen összenyomott fogkrémes tubus, amiből mindkét végén anyag spriccel ki".

„Összesen csak néhány jet-TDE-t láttunk eddig, ezek tehát rendkívül ritka és kevéssé ismert jelenségek" – vezet be bennünket Nial Tanvir, az Egyesült Királyságbeli Leicesteri Egyetem munkatársa, akinek a vezetésével a kutatók a VLT mérései alapján meghatározták a tanulmányozott fekete lyuk távolságát. A csillagászok folyamatosan kutatnak hasonló rendkívüli események után, hogy rájöjjenek, miként keletkeznek ezek az anyagsugarak, és hogy miért alakulnak ki olyan ritkán az árapály-katasztrófák során.

Fantáziarajzunk megmutatja, hogyan nézhet ki, ha egy csillag túlságosan megközelít egy fekete lyukat, ahol a gravitációs erők darabokra szakítják. A csillaganyag egy része korongot formálva örvénylik a fekete lyuk körül, az ábrán látható módon. Ez azonban egy olyan ritka eset, amikor elektromágneses sugárzással kísért anyagnyalábok is kilövellnek a fekete lyuk pólusainak irányában. A különféle csillagászati műszerekkel, köztük a VLT-vel gyűjtött adatok szerint az AT2022cmc jelű esemény során anyagkilövellési nyalábok, jetek is keletkeztek, ráadásul ez az eddigi legtávolabbi megfigyelt ilyen jelenség Forrás: ESO/M.Kornmesser

A kutatómunka részeként számos teleszkóppal, köztük az Amerikai Egyesült Államokbeli Zwicky Transient Facility (ZTF) távcsővel is folyamatosan pásztázzák az égboltot rövid, gyakran rendkívül erős felvillanások után kutatva. Ha ilyenre bukkannak, azt utána nagyobb távcsövekkel, köztük a chilei ESO VLT-vel sokkal tüzetesebben tudják tanulmányozni. „Kifejlesztettünk egy nyílt forráskódú adatfeldolgozó rutint, amely átvizsgálja a ZTF megfigyeléseit, és azonnal riaszt bennünket, ha érdekesnek tűnő, szokatlan eseményt talál" – magyarázza Igor Andreoni, az Egyesült Államokbeli Marylandi Egyetem csillagásza, aki a Minnesotai Egyetemen dolgozó Michael Coughlinnel közösen vezette a kutatómunkát, amelynek az eredményeiről a kutatócsoport a Natureszakfolyóiratban ma megjelenő tanulmányban számol be.

Ez év februárjában a ZTF egy felvillanást észlelt a látható fény tartományában. Az AT2022cmc jelű esemény hasonlított egy gamma-kitörésre. Ezek produkálják a világegyetemben megfigyelhető legnagyobb energiájú fényfelvillanásokat. A ritka égi jelenség megfigyelésének lehetősége a világ minden táján számos csillagászt sarkallt arra, hogy távcsöveikkel részletesebben is megvizsgálják ezt a rejtélyes fényforrást. A riasztott távcsövek között volt az ESO VLT is, aminek az X-shooter nevű műszerével is rögzítették a jelenséget. Az adatok azt mutatták, hogy ez az esemény tőlünk rendkívül nagy távolságra történt. Az AT2022cmc akkor villant fel, amikor a világegyetem még csak harmadannyi idős volt, mint ma.

Az ESO Paranal Obszervatóriumában működő VLT Égboltfelmérő Távcső (VLT Survey Telescope – VST) a chilei Atacama-sivatag ragyogóan derült egét pásztázza. A VST a látható fény tartományában jelenleg működő legnagyobb égboltfelmérő távcső Forrás: ESO/Y. Beletsky

A világ 21 távcsövével az elektromágneses sugárzás széles spektrumát észlelték a szakemberek erről a célpontról, a nagy energiájú gamma-sugaraktól egészen a rádióhullámokig. Az összegyűjtött adatokat ezután a csillagászok összehasonlították különféle ismert események jeleivel, az összeomló csillagmagoktól a kilonóvákig. Ám az adatokat egyedül a ritkán előforduló jet-TDE jelenségével lehetett kielégítően megmagyarázni. Giorgos Leloudas,a dániai DTU Space intézet munkatársa, a tanulmány egyik társszerzője így fogalmazott: „Minthogy a relativisztikus anyagsugár felénk irányul, így az esemény még fényesebbnek tűnik, mint amilyennek máskülönben látszana, továbbá szélesebb elektromágneses hullámhossztartományban is megfigyelhető.

A VLT mérései megmutatták, hogy az AT2022cmc a valaha megfigyelt legtávolabbi jet-TDE. Ráadásul nem ez az egyetlen rendkívüli rekord ezzel a jelenséggel kapcsolatban. „Azt a kevés korábban megfigyelt jet-TDE-t mind gamma- és röntgentávcsövekkel fedeztük fel. Ez az első, amit optikai tartományban vettünk észre" – húzza alá Daniel Perley, a liverpooli John Moores Egyetem csillagásza, szintén a tanulmány társszerzője. Ez egy új lehetőséget nyit az ilyen jelenségek kimutatására, miáltal még több nem mindennapi, anyagkilövelléssel kísért árapály-katasztrófa felfedezésére számíthatunk, általuk pedig jobban megismerhetjük a fekete lyukak körül uralkodó rendkívüli körülményeket is.