Na początku bieżącego roku, w ramach przeglądu nieba ZTF (Zwicky Transient Facility), prowadzonego z Obserwatorium Palomar, został odkryty niezwykle jasny rozbłysk (nazwany AT 2022cmc) w centrum odległej galaktyki. Ze wstępnych oszacowań wynika, że w maksimum blasku pojaśnienie to bilion razy przewyższało jasność Słońca. Przez następne tygodnie zjawisko było intensywnie monitorowane w zakresie od promieniowania rentgenowskiego, poprzez ultrafiolet, zakres optyczny, aż do radiowego. W opublikowanej w Nature Astronomy pracy międzynarodowy zespół badawczy koordynowany przez Dheeraja Pashama oraz Matteo Lucchiniego z MIT (Massachusetts Institute of Technology) prezentuje analizę tych danych oraz wskazuje na przyczynę zjawiska. W pracach zespołu uczestniczył też dr Mariusz Gromadzki z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego.

Dane zebrane za pomocą teleskopu rentgenowskiego NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) umieszczonego na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, pokazały, że po około trzech dniach od odkrycia nastąpiło gwałtownie pojaśnienie w zakresie rentgenowskim. Zazwyczaj tak gwałtowne jasne błyski rentgenowskie towarzyszą błyskom w promieniowaniu gamma (GRB – Gamma Ray Burst), związanym z propagacją wysoce skolimowanego strumienia cząstek po zapadnięciu się masywnej gwiazdy. Ten rozbłysk był jednak 100 razy jaśniejszy niż typowy GRB, ponadto w ciągu kolejnych trzech miesięcy jego jasność w promieniowaniach X spadła pięćset krotnie.

Zespół wykazał, że ten gwałtowny i energetyczny rozbłysk był poprzedzony rozerwaniem gwiazdy przez supermasywną czarną dziurę znajdującą się w centrum odległej galaktyki. Takie zjawisko jest możliwe, gdy gwiazda znajdzie się na tyle blisko czarnej dziury, że siła grawitacyjna czarnej dziury na powierzchni gwiazdy jest większa niż siła grawitacyjna wytworzona przez jej własną masę. Zjawisko takie nazywane jest rozerwaniem pływowym gwiazdy przez czarną dziurę i oznaczane skrótem TDE (Tidal Disruption Event). Następnie z materii tej uformował się dysk gwałtownie zasysany przez czarną dziurę. Tempo pochłaniania materii było na tyle duże, że przekroczyło wartość krytyczną, tak zwaną jasność Eddingtona. Spowodowało to wyrzucenie z wewnętrznych obszarów dysku skolimowanej strugi cząstek. Rozpędzone niemal do prędkości światła (0.9999 prędkości światła) elektrony w zderzeniu z fotonami (odwrócone rozpraszania Comptopna) wzmocniły ich energię do zakresu promieniowania rentgenowskiego. Dodatkowo ze względu na fakt, że wyrzucona materia była skierowana niemal idealnie ku Ziemi, zaobserwowano silne wzmocnienia promieniowania. Zespół oszacował, że tempo pochłaniania materii osiągnęło ekstremalną wartość i w przybliżeniu wynosiło połowę masy Słońca w ciągu roku.

Artystyczna wizja zjawiska AT 2022cmc.
Credit: MIT; licence CC-BY-NC-ND

Obecnie odkrytych jest już ponad 50 zjawisk typu TDE, jednak większość z nich nie jest aż tak gwałtowna i jasna w promieniowaniu rentgenowskim. AT 2022cmc jest najjaśniejszym do tej pory obserwowanym TDE, jak również najbardziej odległym — o około 8.5 miliarda lat świetlnych. AT 2022cmc jest czwartym tak jasnym obiektem rentgenowskim, pierwszym odkrytym po 2011, oraz pierwszym odkrytym również w zakresie optycznym.

Bez wątpienia dalszy rozwój astronomii obserwacyjnej i powstanie kolejnych nowoczesnych teleskopów przyczyni się do odkrywania większej liczby zjawisk TDE. Dzięki temu możliwe będzie opisanie ewolucji supermasywnych czarnych dziur, oraz wpływu ich obecności na ewolucję wewnętrznych obszarów galaktyk.

Udział dr. Mariusza Gromadzkiego w publikacji “The birth of a relativistic jet following the disruption of a star by a cosmological black hole” (Nature Astronomy) jest związany z wykorzystaniem danych optycznych z teleskopu NTT, zgromadzonych w ramach projektu ePESSTO+, w który już od kilku lat zaangażowany jest badacz z Uniwersytetu Warszawskiego.