Potężny rozbłysk ukrytej czarnej dziury. Trwał 7 godzin
Teleskopy Gemini i Blanco prześwietliły najdłuższy znany rozbłysk gamma. Dane wskazują na gęste otoczenie i możliwą czarną dziurę pożerającą gwiazdę. To mocna teoria.
Ponad 7 godz. – tyle trwał rozbłysk GRB 250702B, który właśnie trafił do kronik astronomii jako najdłuższy w historii obserwacji. Dzięki szybkiemu przełączeniu na cel największych teleskopów optycznych i podczerwonych udało się nie tylko złapać jego poświatę, ale też zajrzeć do galaktyki gospodarza. Obraz, który wyłania się z danych, jest niezwykle intrygujący: rekordowy rozbłysk siedzi głęboko w masywnej, skrajnie zakurzonej galaktyce, a tropy prowadzą do ukrytej czarnej dziury, która mogła właśnie rozszarpać gwiazdę.
Rozbłysk, który nie chciał zgasnąć. To prawdziwy kosmiczny rekord
Rozbłyski gamma to najpotężniejsze pojedyncze eksplozje, jakie rejestrują współczesne instrumenty – krótkie, gwałtowne flary wysokoenergetycznego promieniowania, powstające daleko poza Drogą Mleczną. Zwykle kończą się po kilku sek., czasem po kilkunastu min. Tym razem natura ewidentnie przesadziła. Dokładnie 2 lipca 2025 r. kosmiczny teleskop Fermi zarejestrował źródło, które z początku wyglądało jak jeden z wielu rozbłysków gamma. Szybko okazało się jednak, że emisja nie znika, lecz powtarza się i utrzymuje godzinami. Ostatecznie GRB 250702B świecił w zakresie gamma przez ponad 7 godz., przebijając tym samym wszystkie znane dotąd rekordy.
Tak długi sygnał natychmiast uruchomił sieć alertów. Inne obserwatoria na orbitach skierowały swoje instrumenty w to samo miejsce, aby namierzyć dokładną pozycję źródła w promieniach rentgenowskich. Równolegle ruszyła naziemna lawina obserwacji w podczerwieni i w zakresie optycznym, kluczowych do zrozumienia, co tak właściwie eksplodowało.
Teleskopy gonią rekordowy błysk
W przypadku tak odległych i krótkotrwałych zjawisk liczy się każda godzina. Zespół kierowany przez Jonathana Carney’a z Uniwersytetu Karoliny Północnej odpalił obserwacyjny plan awaryjny: do pracy ruszyły niemal jednocześnie 3 z najbardziej wszechstronnych teleskopów naziemnych na świecie. Pierwsze wskazówki pojawiły się dzięki obserwacjom w podczerwieni z Bardzo Dużego Teleskopu na pustyni Atakama. To one potwierdziły, że GRB 250702B pochodzi spoza Drogi Mlecznej, z odległej galaktyki, która w świetle widzialnym wcześniej praktycznie nie rzucała się w oczy.
Dalszy ciąg pościgu za poświatą rozegrał się na dwóch kontynentach jednocześnie. Teleskop Blanco w Chile, wyposażony w kamerę Dark Energy Camera o matrycy liczącej setki mln pikseli oraz kamerę podczerwoną NEWFIRM, rozpoczął regularne monitorowanie zanikającego blasku. W tym samym czasie dwa teleskopy Gemini (na Hawajach i w Chile) dostarczały widma i głęboko naświetlane zdjęcia galaktyki gospodarza.
Obserwacje ciągnęły się około 15 godz. po pierwszym błysku aż do 18. dnia od wybuchu. Później do zestawu dołączyły dane z innych dużych instrumentów, w tym teleskopu Kecka, Magellana, Hubble’a oraz obserwatoriów pracujących w zakresie rentgenowskim i radiowym. Z tego rozproszonego zestawu trzeba było złożyć spójny obraz całego zdarzenia.
Galaktyka, której prawie nie widać
Jedną z największych niespodzianek okazało się samo środowisko, w którym doszło do rekordowego rozbłysku. W świetle widzialnym GRB 250702B był praktycznie niewidoczny. Tłumił go bowiem pył zarówno w naszej Galaktyce, jak i w galaktyce gospodarzu.
Aby w ogóle dostrzec bardzo słaby sygnał z tej galaktyki w barwach zbliżonych do tego, co widzi ludzkie oko, teleskop Gemini North musiał wpatrywać się w wybrany fragment nieba niemal przez 2 godz. Dopiero tak długie naświetlanie pozwoliło wydobyć sygnał zza kurtyn pyłu. W podczerwieni, gdzie ziarenka pyłu zdradzają swoją obecność, obraz był wyraźniejszy: widać wyraźnie, że źródło GRB siedzi w wyjątkowo gęstym i brudnym fragmencie galaktyki.
Analiza jasności i barw wskazuje, że to nie jest przypadkowa, mała karłowata galaktyka, których zwykle używają rozbłyski gamma. Tutaj mamy do czynienia z obiektem bardzo masywnym, znacznie cięższym niż typowi gospodarze GRB. Dane pasują do obrazu grubego, pyłowego pasa w dysku galaktyki, który akurat idealnie pokrywa się z linią widzenia między Ziemią a wybuchem.
Tak gęste i zakurzone środowisko nie tylko utrudnia obserwacje, ale też mówi dużo o tym, jak wyglądała okolica przed wybuchem. Nie są to raczej spokojne przedmieścia galaktyki, lecz intensywnie formujące gwiazdy, gęsto upakowane rejony, w których łatwo o dramatyczne interakcje grawitacyjne.
Ślad po relatywistycznym strumieniu materii
Po zebraniu danych w wielu długościach fali astronomowie wzięli się za ich najbardziej żmudny etap: dopasowanie do modeli teoretycznych. Idea była prosta – różne silniki kosmicznych eksplozji zostawiają różne podpisy w kształcie i ewolucji poświaty.
W przypadku GRB 250702B najlepiej pasuje scenariusz, w którym ogromną energię niosą wąskie, bardzo szybkie strumienie materii, czyli tzw. relatywistyczne dżety. Taki dżet, wystrzelony w kosmos z prędkością bliską prędkości światła, wbija się w otaczający gaz i pył, podgrzewa je i rozświetla w kolejnych barwach. To właśnie ta powolna agonia strumienia, rozgrywająca się w otoczeniu pełnym materiału, karmiła poświatę widoczną w rentgenie, podczerwieni i radiu przez wiele dni.
Zachowanie poświaty zdradziło także coś o samym otoczeniu. Modele wskazują, że wokół wybuchu musi znajdować się wyjątkowo gęsty ośrodek, co dobrze zgadza się z obrazem rozbłysku zanurzonego w grubym pasie pyłu w masywnej galaktyce. Wszystko to zawęża listę możliwych scenariuszy, ale nie daje jeszcze jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, co dokładnie eksplodowało.
Trzy scenariusze z czarną dziurą w tle
Typowe rozbłyski gamma o dłuższym czasie trwania wiążą się z gwałtowną śmiercią bardzo masywnych gwiazd, które pod własnym ciężarem zapadają się do czarnych dziur. GRB 250702B nie chce jednak wpisać się w ten schemat. Jego długość, środowisko i szczegóły poświaty wykraczają poza klasyczne kategorie.
Zespół analizujący dane bierze pod uwagę 3 niecodzienne scenariusze. Pierwszy zakłada, że mamy do czynienia z czarną dziurą, która wpadła w gwiazdę pozbawioną już otoczki wodorowej i zredukowaną niemal do gołego jądra helu. Taki układ mógłby zasilać dżet wyjątkowo długo, bo materia z gwiazdy byłaby dozowana do czarnej dziury przez wiele godzin.
Drugi pomysł to tzw. mikrozdarzenie pływowe. W klasycznym zjawisku tego typu gwiazda zbyt mocno zbliża się do supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki i zostaje rozerwana przez różnicę sił grawitacyjnych. W wersji mini podobny los spotyka mniejszą gwiazdę, brązowego karła lub masywną planetę w pobliżu znacznie lżejszego, gwiazdowego obiektu zwartego – czarnej dziury albo gwiazdy neutronowej. Energia takiego lokalnego kataklizmu również może napędzać dżety.
Przeczytaj także:
Najbardziej elektryzujący jest jednak trzeci scenariusz. Zakłada, że GRB 250702B to efekt rozerwania gwiazdy przez tzw. czarną dziurę o pośredniej masie, czyli obiekt cięższy od typowych czarnych dziur powstających po wybuchach supernowych, ale lżejszy od tych, które tkwią w centrach galaktyk. Astrofizycy od dawna podejrzewają, że takie brakujące ogniwo powinno istnieć w dużych ilościach, ale złapać je na gorącym uczynku jest niezwykle trudno.
Jeśli to właśnie czarna dziura średniej masy rozrywała gwiazdę i wyrzucała w przestrzeń relatywistyczny dżet, byłaby to pierwsza w historii obserwacja takiego procesu w czasie rzeczywistym. Rekordowy rozbłysk gamma stałby się wtedy nie tylko ciekawostką statystyczną, lecz przełomowym tropem w poszukiwaniach tej ukrytej populacji czarnych dziur.
*Źródło grafiki wprowadzającej: International Gemini Observatory/CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA
