Komunikat prasowy

Najdalsza detekcja czarnej dziury pochłaniającej gwiazdę

30 listopada 2022

Wcześniej w tym roku został zgłoszony alert dotyczący nietypowego źródła w zakresie widzialnym, wykrytego przez teleskop do przeglądu nieba. Należący do ESO, Bardzo Duży Teleskop (VLT), został razem z innymi teleskopami szybko ustawiony w kierunku źródła: supermasywnej czarnej dziury w odległej galaktyce, która pochłonęła gwiazdę, wystrzeliwując resztki w formie dżetu. VLT ustalił, że mamy do czynienia z najdalszym przykładem tego rodzaju zdarzenia, spośród dotąd zaobserwowanych. Ponieważ dżet jest skierowany prawie dokładnie w naszą stronę, jest to także pierwszy raz, gdy odkryto go w zakresie widzialnym, dając w ten sposób nową metodę wykrywania tych ekstremalnych wydarzeń.

Gwiazdy, które zawędrują zbyt blisko czarnej dziury są rozrywane przez niesamowite siły pływowe czarnej dziury w zdarzeniu określanym rozerwaniem pływowym, w języku angielskim: tidal disruption event (TDE). Około 1% takich zdarzeń powoduje powstanie dżetów plazmy i promieniowania wyrzucanych z biegunów rotującej czarnej dziury. W 1971 roku prionier czarnych dziur John Wheeler [1] wprowadził koncepcję rozerwania pływowego z dżetami, niczym „tubki pasy do zębów naciśniętej mocno w okolicach środka”, co powoduje, że system „wystrzeliwuje materię z obu końców”.

„Widzieliśmy jedynie garstkę rozerwań pływowych z dżetami i pozostają one bardzo egzotyczne i słabo zrozumiane” mówi Nial Tanvir z University of Leicester w Wielkiej Brytanii, który kierował obserwacjami ustalającymi przy pomocy VLT odległość do obiektu. Dlatego astronomowie nieustannie polują na takie ekstremalnie zdarzenia, aby zrozumieć, w jaki faktycznie sposób tworzone są dżety i dlaczego tak mały odsetek rozerwań pływowych je wytwarza.

Jako część tych wysiłków, wiele teleskopów, w tym Zwicky Transient Facility (ZTF) w Stanach Zjednoczonych, ciągle przegląda niebo w poszukiwaniu oznak krótkotrwałych, często ekstremalnych, zdarzeń, które mogą następnie zostać dokładniej zbadane przez teleskopy takie, jak należący do ESO teleskop VLT w Chile. „Opracowaliśmy cykl przetwarzania danych (tzw. przetwarzanie potokowe) o otwartym kodzie, aby przechowywać i wydobywać ważne informacje z przeglądu ZTF i w czasie rzeczywistym uzyskiwać alerty o nietypowych zdarzeniach” wyjaśnia Igor Andreoni, astronoma na University of Maryland w USA, który razem z Michaelem Coughlinem z University of Minnesota sa pierwszymi autorami artykułu opublikowanego dzisiaj w Nature.  

W lutym tego roku ZTF wykrył nowe źródło światła widzialnego. Zdarzenie, oznaczone jako AT2022cmc, przypominało rozbłysk gamma — najpotężniejsze źródło światła we Wszechświecie. Perspektywa bycia światkiem takiego rzadkiego zjawiska skłoniła astronomów do uruchomienia kilku teleskopów na całym świecie, w celu bardziej szczegółowych obserwacji tajemniczego źródła. Wśród nich był teleskop VLT, który szybko zaobserwował nowe zdarzenie przy pomocy instrumentu X-shooter. Dane z VLT umieściły źródło w odległości dotąd niespotykanej dla takich przypadków: światło wytworzone w AT2022cmc zaczęło swoją podróż, gdy Wszechświat miał około jedną trzecią swojego obecnego wieku. 

21 teleskopów na całym świecie zebrało szeroki zakres światła, od wysokoenergetycznego promieniowania gamma do fal radiowych. Badacze porównali te dane z różnymi rodzajami znanych zdarzeń, od zapadających się gwiazd do kilonowych. Ale jedynym scenariuszem pasującym do danych było rzadkie rozerwanie pływowe z dżetem skierowanym w naszą stronę. Giorgos Leloudas, astronom w DTU Space w Danii, współautor badan, wyjaśnia, że „ponieważ relatywistyczny dżet jest skierowany do nas, czyni to zdarzenie znacznie jaśniejszym niż byłoby w innej konfiguracji, widocznym w znacznie szerszym zakresie widma elektromagnetycznego.”

Pomiary odległości przez VLT ustaliły, że AT2022cmc może być najdalszym rozerwaniem pływowym do tej pory odkrytym, ale to nie jedyny rekordowy aspekt tego obiektu. „Jak dotąd niewielka liczba znanych zjawisk rozerwania pływowego z dżetami została wykryta przy pomocy teleskopów wysokoenergetycznego promieniowania gamma i rentgenowskiego, ale tym razem mamy pierwszy odkrycie takiego przypadku podczas przeglądu optycznego” mówi Daniel Perley, astronom z Liverpool John Moores University w Wielkiej Brytanii, współautor badań. Pokazuje to nowy sposób wykrywania zjawisk rozerwania pływowego z dżetami, co pozwala na przyszłe badania tych rzadkich zdarzeń i próbkowanie ekstremalnych środowisk otaczających czarne dziury.

Uwagi

[1] Johnowi Archibaldowi Wheelerowi jest także często przypisywane wymyślenie terminu „czarna dziura” w przemowie do NASA w 1967 roku.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. „A very luminous jet from the disruption of a star by a massive black hole”, który ukaże się w Nature (doi: 10.1038/s41586-022-05465-8)

Skład zespołu badawczego: Igor Andreoni (Joint Space-Science Institute, University of Maryland, USA [JSI/UMD]; Department of Astronomy, University of Maryland, USA [UMD]; Astrophysics Science Division, NASA Goddard Space Flight Center [NASA/GSFC], USA), Michael W. Coughlin (School of Physics and Astronomy, University of Minnesota, USA), Daniel A. Perley (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Wielka Brytania), Yuhan Yao (Division of Physics, Mathematics and Astronomy, California Institute of Technology, USA [Caltech]), Wenbin Lu (Department of Astrophysical Sciences, Princeton University, USA), S. Bradley Cenko (JSI/UMD; NASA/GSFC), Harsh Kumar (Indian Institute of Technology Bombay, Indie [IIT/Bombay]), Shreya Anand (Caltech), Anna Y. Q. Ho (Department of Astronomy, University of California, Berkeley, USA [UCB]; Lawrence Berkeley National Laboratory, USA [LBNL]; Miller Institute for Basic Research in Science, USA), Mansi M. Kasliwal (Caltech), Antonio de Ugarte Postigo (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, Francja), Ana Sagués-Carracedo (The Oskar Klein Centre, Stockholm University, Szwecja [OKC]), Steve Schulze (OKC), D. Alexander Kann (Instituto de Astrofisica de Andalucia, Glorieta de la Astronomia, Spain [IAA-CSIC]), S. R. Kulkarni (Caltech), Jesper Sollerman (OKC), Nial Tanvir (Department of Physics and Astronomy, University of Leicester, Wielka Brytania), Armin Rest (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA [STScI]; Department of Physics and Astronomy, The Johns Hopkins University, USA), Luca Izzo (DARK, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Dania), Jean J. Somalwar (Caltech), David L. Kaplan (Center for Gravitation, Cosmology and Astrophysics, Department of Physics, University of Wisconsin–Milwaukee, USA), Tomás Ahumada (UMD), G. C. Anupama (Indian Institute of Astrophysics, Bangalore, India [IIA]), Katie Auchettl (School of Physics, University of Melbourne, Australia; ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions; Department of Astronomy and Astrophysics, University of California, Santa Cruz, USA), Sudhanshu Barway (IIA), Eric C. Bellm (DIRAC Institute, University of Washington, USA), Varun Bhalerao (IIT/Bombay), Joshua S. Bloom (LBNL; UCB), Michael Bremer (Institut de Radioastronomie Millimetrique, France [IRAM]), Mattia Bulla (OKC), Eric Burns (Department of Physics & Astronomy, Louisiana State University, USA), Sergio Campana (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Włochy), Poonam Chandra (National Centre for Radio Astrophysics, Tata Institute of Fundamental Research, Pune University, India), Panos Charalampopoulos (DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark, Denmark [DTU]), Jeff Cooke (Australian Research Council Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery, Swinburne University of Technology, Hawthorn, Australia [OzGrav]; Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australia [CAS]), Valerio D’Elia (Space Science Data Center - Agenzia Spaziale Italiana, Włochy), Kaustav Kashyap Das (Caltech), Dougal Dobie (OzGrav; CAS), Jose Feliciano Agüí Fernández (IAA-CSIC), James Freeburn (OzGrav; CAS), Cristoffer Fremling (Caltech), Suvi Gezari (STScI), Matthew Graham (Caltech), Erica Hammerstein (UMD), Viraj R. Karambelkar (Caltech), Charles D. Kilpatrick (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics, Northwestern University, USA), Erik C. Kool (OKC), Melanie Krips (IRAM), Russ R. Laher (IPAC, California Institute of Technology, USA [IPAC]), Giorgos Leloudas (DTU), Andrew Levan (Department of Astrophysics, Radboud University, Holandia), Michael J. Lundquist (W. M. Keck Observatory, USA), Ashish A. Mahabal (Caltech; Center for Data Driven Discovery, California Institute of Technology, USA), Michael S. Medford (UCB; LBNL), M. Coleman Miller (JSI/UMD; UMD), Anais Möller (OzGrav; CAS), Kunal Mooley (Caltech), A. J. Nayana (Indian Institute of Astrophysics, Indie), Guy Nir (UCB), Peter T. H. Pang (Nikhef, Holandia; Institute for Gravitational and Subatomic Physics, Utrecht University, Holandia), Emmy Paraskeva (IAASARS, National Observatory of Athens, Grecja; Department of Astrophysics, Astronomy & Mechanics, University of Athens, Grecja; Nordic Optical Telescope, Spain; Department of Physics and Astronomy, Aarhus University, Dania), Richard A. Perley (National Radio Astronomy Observatory, USA), Glen Petitpas (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA), Miika Pursiainen (DTU), Vikram Ravi (Caltech), Ryan Ridden-Harper (School of Physical and Chemical Sciences — Te Kura Matu, University of Canterbury, Nowa Zelandia), Reed Riddle (Caltech Optical Observatories, California Institute of Technology, USA), Mickael Rigault (Université de Lyon, Francja), Antonio C. Rodriguez (Caltech), Ben Rusholme (IPAC), Yashvi Sharma (Caltech), I. A. Smith (Institute for Astronomy, University of Hawaii, USA), Robert D. Stein (Caltech), Christina Thöne (Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences, Czechia), Aaron Tohuvavohu (Department of Astronomy and Astrophysics, University of Toronto, Kanada), Frank Valdes (National Optical Astronomy Observatory, USA), Jan van Roestel (Caltech), Susanna D. Vergani (GEPI, Observatoire de Paris, PSL Research University, Francja; Institut d’Astrophysique de Paris, France), Qinan Wang (STScI), Jielai Zhang (OzGrav; CAS).

Europejskie Obserwatorium Astronomiczne (ESO) umożliwia naukowcom z całego świata na odkrywanie tajemnic Wszechświata z korzyścią dla nas wszystkich. Projektujemy, budujemy i zarządzamy światowej klasy obserwatoriami naziemnymi – których astronomowie używają do odpowiadania na ciekawe pytania i szerzenia fascynacji astronomią – a także promujemy międzynarodową współpracę w astronomii. Ustanowione w 1962 roku jako organizacja międzynarodowa, ESO jest wspierane przez 16 krajów członkowskich (Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy), a także Chile jako kraj gospodarz, oraz Australię jako strategicznego partnera. Siedziba ESO, a także jego centrum popularyzacji nauki i planetarium (ESO Supernova) znajdują się w pobliżu Monachium w Niemczech, natomiast chilijska pustynia Atakama – niesamowite miejsce z wyjątkowymi warunkami do obserwacji nieba – jest domem dla naszych teleskopów. ESO zarządza trzema lokalizacjami obserwacyjnymi w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope – Bardzo Duży Teleskop) oraz dwa teleskopy do przeglądów nieba. VISTA pracuje w podczerwieni, VLT Survey Telescope w zakresie widzialnym. W Paranal ESO zarządza także południowym obserwatorium CTA (Cherenkov Telescope Array South) – największym na świecie i najbardziej czułym obserwatorium promieniowania gamma. Wspólnie z międzynarodowymi partnerami ESO zarządza także radioteleskopami APEX i ALMA, które są instrumentami do obserwacji nieba w zakresach milimetrowym i submilimetrowym. Na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, budujemy „największe oko świata na niebo”, czyli Ekstremalnie Wielki Teleskop (Extremely Large Telescope, ELT). Nasza działalność w Chile jest zarządzania z biur ESO w Santiago, gdzie współpracujemy też z chilijskimi partnerami.

Linki

• Publikacja naukowa
• Zdjęcia VLT
• Dla dziennikarzy: zasubskrybuj aby otrzymywać nasze komunikaty z embargo medialnym
• Dla naukowców: masz ciekawy temat? Zgłoś swoje badania

Kontakt

Igor Andreoni
Joint Space-Science Institute, University of Maryland, NASA Goddard Space Flight Center
Greenbelt, MD, USA
Tel.: +1 (626) 487-7545
E-mail: andreoni@umd.edu

Daniel Perley
Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University
Liverpool, UK
Tel.: +44 (0)745 6339330
E-mail: d.a.perley@ljmu.ac.uk

Nial Tanvir
Department of Physics and Astronomy, University of Leicester
Leicester, UK
E-mail: nrt3@leicester.ac.uk

Giorgos Leloudas
DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark
Lyngby, Denmark
E-mail: giorgos@space.dtu.dk

Juan Carlos Muñoz Mateos
ESO Media Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6176
E-mail: press@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych

Jest to tłumaczenie Komunikatu prasowego ESO eso2216