Po raz pierwszy astronomowie zbadali fizyczne środowisko powtarzających się wybuchów rentgenowskich w pobliżu monstrualnej czarnej dziury.
Naukowcy dopiero niedawno natknęli się na tę klasę rozbłysków rentgenowskich, zwanych kwaziperiodycznymi erupcjami (QPE). Układ nazywany przez astronomów Ansky jest ósmym odkrytym źródłem QPE i generuje najbardziej energetyczne wybuchy, jakie do tej pory zaobserwowano. Ansky ujawnia również rekordy pod względem czasu i długości trwania, z erupcjami co około 4,5 dnia, które trwają około 1,5 dnia.
Te QPE są tajemniczymi i niezwykle interesującymi zjawiskami – powiedział Joheen Chakraborty, doktorant w Massachusetts Institute of Technology w Cambridge. Jednym z najbardziej intrygujących aspektów jest ich kwaziperiodyczna natura. Wciąż opracowujemy metodologie i ramy, których potrzebujemy, aby zrozumieć, co powoduje QPE, a niezwykłe właściwości Ansky pomagają nam ulepszyć te narzędzia.
Ansky (oficjalna nazwa ZTF19acnskyy) to wybuch światła widzialnego zaobserwowany w 2019 roku. Znajdował się on w galaktyce oddalonej o około 300 milionów lat świetlnych w konstelacji Panny. Zdarzenie to było pierwszą wskazówką, że może dziać się coś niezwykłego.
Artykuł na temat Ansky został opublikowany 6 maja 2025 roku w czasopiśmie The Astrophysical Journal.
Wiodąca teoria sugeruje, że QPE występują w układach, w których obiekt o stosunkowo niskiej masie przechodzi przez dysk gazu otaczający supermasywną czarną dziurę o masie od setek tysięcy do miliardów razy większą od masy Słońca.
Gdy obiekt o niższej masie przebija się przez dysk, jego przejście wypycha rozszerzające się obłoki gorącego gazu, które obserwujemy jako QPE w promieniowaniu rentgenowskim.
Naukowcy uważają, że kwaziokresowość erupcji wynika z faktu, że orbita mniejszego obiektu nie jest idealnie kołowa i z czasem spiralnie zbliża się on do czarnej dziury. Ponadto, ekstremalna grawitacja w pobliżu czarnej dziury zakrzywia strukturę czasoprzestrzeni, zmieniając orbity obiektów tak, że nie zamykają się one w każdym cyklu. Obecny stan wiedzy naukowców sugeruje, że erupcje powtarzają się do momentu zniknięcia dysku lub rozpadu orbitującego obiektu, co może potrwać nawet kilka lat.
Ekstremalne właściwości Ansky mogą wynikać z natury dysku wokół jego supermasywnej czarnej dziury – powiedziała Lorena Hernández-García, astrofizyk z Millennium Nucleus on Transversal Research and Technology to Explore Supermassive Black Holes, Millennium Institute of Astrophysics i University of Valparaíso w Chile. W większości układów QPE supermasywna czarna dziura prawdopodobnie niszczy przechodzącą gwiazdę, tworząc mały dysk bardzo blisko siebie. W przypadku Ansky uważamy, że dysk jest znacznie większy i może obejmować obiekty znajdujące się dalej, tworząc dłuższe okresy czasu, które obserwujemy.
Hernández-García, oprócz bycia współautorką artykułu Chakraborty’ego, kierowała badaniami, które odkryły QPE Ansky, opublikowanymi w kwietniu 2025 roku (pisałam o tym na tutaj) w Nature Astronomy i wykorzystujących dane z NICER, obserwatorium Swift i obserwatorium Chandra, a także teleskopu kosmicznego XMM-Newton.
Pozycja NICER na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej pozwoliła na obserwacje Ansky około 16 razy dziennie od maja do lipca 2024 roku. Częstotliwość obserwacji miała kluczowe znaczenie dla wykrycia fluktuacji rentgenowskich, które ujawniły, że Ansky wytwarza QPE.
Zespół Chakraborty’ego wykorzystał dane z NICER i XMM-Newton do mapowania szybkiej ewolucji wyrzuconego materiału napędzającego obserwowane QPE w niespotykanych dotąd szczegółach, badając zmiany intensywności promieniowania rentgenowskiego podczas wzrostu i spadku każdej erupcji.
Naukowcy odkryli, że każde zderzenie spowodowało, że masa o wartości około Jowisza osiągnęła prędkość ekspansji około 15% prędkości światła.
Zdolność teleskopu NICER do częstego obserwowania Ansky ze stacji kosmicznej i jego unikalne możliwości pomiarowe umożliwiły również zespołowi zmierzenie rozmiaru i temperatury mniej więcej kulistego bąbla szczątków w miarę jego rozprzestrzeniania się.
Badania obserwacyjne QPE, takie jak te przeprowadzone przez Chakraborty’ego, odegrają kluczową rolę w przygotowaniu społeczności naukowej do nowej ery astronomii wieloaspektowej, która łączy pomiary z wykorzystaniem światła, cząstek elementarnych i fal czasoprzestrzennych zwanych falami grawitacyjnymi, aby lepiej zrozumieć obiekty i zdarzenia we Wszechświecie.
Jednym z celów przyszłej misji ESA – LISA (Laser Interferometer Space Antenna) jest badanie układów o ekstremalnym stosunku mas – lub układów, w których obiekt o niskiej masie krąży wokół znacznie masywniejszego obiektu, takiego jak Ansky. Układy te powinny emitować fale grawitacyjne, których nie można zaobserwować za pomocą obecnych urządzeń. Badania elektromagnetyczne QPE pomogą ulepszyć modele tych układów przed przewidywanym uruchomieniem LISA w połowie lat 30. XXI wieku.
Zamierzamy obserwować Ansky tak długo, jak to możliwe – powiedział Chakraborty. Wciąż jesteśmy w powijakach, jeśli chodzi o zrozumienie QPE. To bardzo ekscytujący czas, ponieważ tak wiele możemy się nauczyć.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
NASA
