Grupa astronomów z Uniwersytetu Warszawskiego uczestniczyła w odkryciu największej kosmicznej eksplozji, jaką kiedykolwiek zarejestrowano. Międzynarodowy zespół pod przewodnictwem dr. Philipa Wisemana z Uniwersytetu Southampton odkrył zjawisko około dziesięć razy jaśniejsze niż najjaśniejsza supernowa i około trzy razy jaśniejsze niż najjaśniejsze zaobserwowane rozerwanie gwiazdy przez supermasywną czarną dziurę.

Wizja artystyczna akrecji materii na czarną dziurę. Credit John A. Paice.

Obecnie zjawisko to, wybuch AT 2021lwx, trwa już ponad trzy lata i nadal jest obserwowane przez sieć naziemnych i kosmicznych teleskopów. Dla porównania – większość supernowych jest widoczna zaledwie przez kilka miesięcy. Odległość do tego wyjątkowego obiektu wynosi około osiem miliardów lat świetlnych, co oznacza, że do zdarzenia doszło gdy Wszechświat był o połowę młodszy.

Astronomowie z zespołu uważają, że obserwowane pojaśnienie jest związane z pochłonięciem przez supermasywną czarną dziurę masywnej chmury gazu (tysiące razy cięższej niż Słońce). Część tej materii została rozrzucona wywołując fale uderzeniowe w dużym pyłowym torusie powstałym wokół czarnej dziury, reszta jest pochłaniana przez czarną dziurę.

Takie zjawiska zachodzą niezwykle rzadko, a zdarzenie na tak dużą skalę zarejestrowano po raz pierwszy. W ostatnim roku astronomowie odkryli najjaśniejszą eksplozję supernowej, której towarzyszył błysk propmieniowania gamma GRB 221009A. Jednak całkowita energia wyemitowana w przypadku AT 2021lwx jest większa a zjawisko wciąż trwa.

Pierwsze pomiary jasności AT 2021lwx zostały wykonane w 2020 roku przez zlokalizowany w Kaliforni 1.2-m teleskop Samuel Oschin działający w ramach przeglądu nieba Zwicky Transient Facility (ZTF), a następnie przez sieć mniejszych teleskopów projektu Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) na Hawajach. Są to projekty monitorujące niebo niemal każdej nocy, a ich celem jest odkrywanie obiektów nagle pojawiających się na niebie, takich jak supernowe, asteroidy czy komety.

Obiekt zwrócił szczególną uwagę astronomów ze względu na kilkumiesięczny monotoniczny wzrost jasności – typowe supernowe osiągają maksimum jasności w ciągu około dwóch tygodni. Dodatkowo galaktyka, w której zaobserwowano zjawisko była bardzo słaba. Oba fakty wskazywały na to, że może to być bardzo jasna supernowa. Jednak w widmie uzyskanym za pomocą 3.5-m teleskopu New Technology Telescope (NTT) zlokalizowanego w Chile, w ramach projektu ePESSTO+, wykryto linie emisyjne i absorpcyjne typowe dla zjawisk, w których supermasywne czarne dziury pochłaniaą sąsiadującą z nimi materię. Przesunięcie tych linii w podczerwieni pozwoliło badaczom oszacować odległość obiektu i jego jasność. Oba parametry wskazywały na to, że badacze mają do czynienia z najjaśniejszym zjawiskiem we Wszechświecie. Obiektami o porównywalnej jasności są kwazary, czyli supermasywne czarne dziury otoczone ogromnymi rozgrzanymi dyskami materii, jednak ich pojaśnienia nie trwają tak długo.

W opublikowanej pracy autorzy rozważają wiele potencjalnych scenariuszy, tego niezwykle energetyczngo pojaśnienia, jednak najbardziej prawdopodobne wydaje się „połknięcie” przez czarną dziurę ogromnego obłoku materii gazowo-pyłowej. Ciągle gromadzone są dalsze dane, w tym w promieniowaniu rentgenowskim, które pozwalą przyjrzeć się jeszcze dokładniej całemu procesowi i zweryfikować hipotezę pochodzenia tego gigantycznego i długotrwałego pojaśnienia.

Poza wspomnianymi w tekście teleskopami w pracy analizowano też dane pochodzące z kosmicznego teleskopu Neil Gehrels Swift T oraz Gran Telescopio Canarias znajdującego się na hiszpańskiej wyspie La Palma.

Udział dr. Mariusza Gromadzkiego i doktorantki Nady Ihanec w opublikowanym w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society artykule “Multiwavelength observations of the extraordinary accretion event AT2021lwx” związany jest z wykorzystaniem danych spektroskopowych z teleskopu NTT, zgromadzonych w ramach projektu ePESSTO+, w który już od kilku lat zaangażowani są badacze z Uniwersytetu Warszawskiego.