Sciencemag.cz
Doporučujeme
Když na počátku letošního roku objevily přehlídkové teleskopy neobvyklý zdroj okem viditelného záření, přijal oznámení s žádostí o detailní pozorování také dalekohled VLT Evropské jižní observatoře, a stejně jako řada dalších teleskopů se na cíl urychleně zaměřil. Jednalo se o superhmotnou černou díru ve vzdálené galaxii, která právě pohltila hvězdu a její pozůstatky vyvrhla ve formě výtrysků. Podle měření provedených dalekohledem VLT se jednalo o nejvzdálenější případ tohoto jevu, jaký byl dosud pozorován, a jelikož jeden z výtrysků je orientován téměř přesně směrem k nám, vůbec poprvé se podařilo tento jev objevit ve viditelném světle. Vědcům se tak nabízí zcela nový způsob, jak tyto extrémní objekty objevovat.
Hvězdy, které se pohybují příliš blízko černé díry, mohou být doslova rozcupovány na kusy mimořádně silnými slapovými silami v jejím gravitačním poli. Tento jev bývá označován jako slapové rozervání (tidal disruption event, TDE). Asi v jednom procentu případů při tomto procesu vznikají také výtrysky (jety) – proudy horkého plazmatu a záření vyvržené v obou směrech podél rotační osy černé díry. V roce 1971 popisoval průkopník výzkumu černých děr John Archibald Wheeler [1] koncept slapového rozervání doprovázeného výtrysky na příkladu: „…když tubu zubní pasty prudce zaškrtíte zhruba uprostřed, hmota vytryskne na obou koncích“.
„Zatím jsme zaznamenali jen několik případů slapového rozervání doprovázeného vznikem jetů, proto zůstávají velmi exotickými a málo prozkoumanými,“ říká Nial Tanvir (University of Leicester, UK), vedoucí pozorování dalekohledem VLT (Very Large Telescope), na jejichž základě byla stanovena vzdálenost objektu. Astronomové proto průběžně pátrají po těchto extrémních jevech, aby pochopili, jak vlastně výtrysky vznikají a proč jen u tak nízkého procenta případů.
V rámci tohoto pátrání mnohé dalekohledy na světě, včetně přístroje ZTF (Zwicky Transient Facility, USA), opakovaně prohlížejí oblohu a hledají známky krátkodobých, často extrémních jevů, které mohou být následně zkoumány mnohem detailněji velkými teleskopy, jakým je například ESO/VLT v Chile. „Vyvinuli jsme otevřený software pro zpracování dat, který umožňuje uložit a extrahovat užitečné informace z pozorování přehlídky ZTF a okamžitě nám zasílá varování při detekci atypického úkazu,“ vysvětluje astronom Igor Andreoni (University of Maryland, USA), spoluautor článku publikovaného v časopise Nature, jehož přípravu vedl společně s Michaelem Coughlinem (University of Minnesota, USA).
V únoru letošního roku detekovala přehlídka ZTF nový zdroj ve viditelném oboru záření. Úkaz s označením AT2022cmc připomínal záblesk záření gama – jev, při kterém se jednorázově uvolní největší množství energie ve vesmíru. Vidina možnosti zkoumat takto vzácný jev podnítila astronomy k oslovení obsluhy několika dalekohledů po celém světě, aby tento záhadný zdroj pozorovali detailněji. Jedním z nich byl i ESO/VLT, který urychleně zahájil pozorování úkazu pomocí přístroje X-shooter. Data pořízená pomocí VLT ukázala, že objekt se nachází v bezprecedentní vzdálenosti (na tento typ úkazu): světlo ze zdroje AT2022cmc začalo svou pouť v době, kdy měl vesmír jen třetinu svého současného stáří.
Celkem 21 teleskopů na celém světě získalo údaje o široké paletě elektromagnetického záření – od gama paprsků po rádiové vlny – pocházejícího ze zdroje AT2022cmc. Členové týmu srovnali tato data s různými druhy známých jevů od kolabujících hvězd po kilonovy. Jediný scénář, který získaným datům odpovídal, však byl vzácný jev slapového rozervání s výtryskem směřujícím přímo k nám. Astronom Giorgos Leloudas (DTU Space, Dánsko), spoluautor studie, vysvětluje: „Díky tomu, že výtrysk hmoty pohybující se relativistickou rychlostí míří v tomto případě k nám, je celý úkaz výrazně jasnější a tedy pozorovatelný v širším rozsahu elektromagnetického spektra.“
Na základě měření dalekohledem VLT vědci zjistili, že v případě AT2022cmc se jedná o nejvzdálenější slapové rozervání s výtryskem, jaké bylo zatím pozorováno – to však není jediný rekordní zápis. „Až dosud bylo těch pár pozorovaných případů detekováno teleskopy pro záření gama s vysokou energií nebo rentgenové paprsky. Toto je poprvé, kdy se slapové rozervání s výtrysky podařilo objevit v rámci přehlídky oblohy ve viditelném světle,“ upozorňuje astronom Daniel Perley (Liverpool John Moores University, UK), spoluautor studie. To demonstruje nový způsob detekce těchto jevů, který umožní hlubší studium těchto vzácných jevů a průzkum extrémního prostředí v okolí černých děr.
Poznámky
[1] John Archibald Wheeler je často považován za autora termínu ‚černá díra‘, který měl použít v roce 1967 ve svém projevu pro NASA.
Další informace
Výzkum byl prezentován v článku “A very luminous jet from the disruption of a star by a massive black hole”, který byl publikován v časopise Nature (doi: 10.1038/s41586-022-05465-8)
