Nagroda za największą intergalaktyczną erupcję energii wędruje do…

Niecałe 400 milionów lat świetlnych stąd, w konstelacji Wężownika, Teleskop Chandra odkrył rentgenowskie pozostałości świadczące o procesach energetycznych na rekordową skalę.

Czarne dziury naprawdę zdają się wyjęte z jakiejś bajki.

Caleb Scharf

Na ogół, kiedy popularyzatorzy nauki opowiadają o wysokoenergetycznych dziwach rozświetlających wszechświat, przywołują super- i hipernowe, kolizje pulsarów lub czarnych dziur, rozbłyski gamma, a ostatnio również sygnały FRB. I rzeczywiście, gdybyśmy chcieli przyznawać wyróżnienia w kategorii “gwałtowni i efektowni” – powyższe kataklizmy bez wątpienia walczyłyby o medale. Każde z nich potrafi porządnie wstrząsnąć kosmiczną okolicą i na krótką chwilę przyćmić swym blaskiem całą galaktykę.

Nieco na uboczu pozostają popisy astronomicznych maratończyków. Może mniej dynamicznych i ekscytujących, ale sumarycznie generujących gargantuiczne ilości energii, nieporównywalne z niczym co znamy.

Właśnie na tego rodzaju zjawisko natrafił ostatnio Kosmiczny Teleskop Chandra. A dokładniej na pozostałości zjawiska, albowiem wszystko czym dysponujemy, to rentgenowski obraz zaburzeń gęstości gazów w ośrodku międzygalaktycznym. Mówiąc po ludzku, w oddalonej o 390 milionów lat świetlnych gromadzie zadziało się coś, co wywarło wpływ na obszar, w którym zmieściłoby się kilkanaście galaktyk rozmiarów Drogi Mlecznej. Powstał bąbel (czy jak tam nazwać astronomiczny odpowiednik krateru) mierzący grubo ponad milion lat świetlnych średnicy! Jakie wydarzenie doprowadziło do tak spektakularnych efektów? Co za licho pozostawiło po sobie ślad widoczny na tle całej gromady galaktyk?

Zdjęcie powstałe przy współpracy Chandry z trzema innymi obserwatoriami. Kolor różowy przedstawia promieniowanie rentgenowskie, niebieski radiowe, zaś biały podczerwień.

Media zdążyły rzucić śmiałymi nagłówkami o największym wybuchu w historii wszechświata, czy też (o zgrozo) najsilniejszej eksplozji od czasów wielkiego wybuchu. Chciałbym jednak zwrócić uwagę, że pojęcie wybuchu – tradycyjnie kojarzące się z czymś nagłym i gwałtownym – może być w tym przypadku złudne. Jeżeli geneza “wnęki” w gromadzie Wężownika prezentuje się podobnie do innych fenomenów tej klasy, to jest ona rezultatem długofalowej erupcji energii, wywołanej wysiłkami supermasywnej czy nawet ultramasywnej czarnej dziury.

Oczywiście za szczodrą emisję monstrualnych porcji energii nie odpowiada sama dziura, lecz całe jej otoczenie – określane przez astrofizyków jako AGN (Active Galactic Nucleus), czyli jądro galaktyki aktywnej. Moloch o masie miliarda Słońc, z szerokim dostępem do wielkich rezerw materii, pełni tu rolę swoistego silnika napędzającego zjawisko akrecji. Kiedy nadmiar materii opada na horyzont zdarzeń, dochodzi do sformowania dysku, w którym cząsteczki podlegają intensywnemu miażdżeniu, ścieraniu i rozgrzaniu do ekstremalnych temperatur. Ten, zdawałoby się prosty efekt, należy do najwydajniejszych mechanizmów znanych naturze i sprawia, że centrum galaktyki dziko żarzy w zakresie rentgenowskim. Jakby tego było mało, czasem, przy sprzyjających warunkach, prostopadle do płaszczyzny dysku akrecyjnego wyrzucany jest widowiskowy dżet, pod postacią strugi naładowanych cząstek.

Taki festiwal kosmicznego obżarstwa może trwać z różną intensywnością od kilku do stu milionów lat, w którym to czasie czarna dziura potrafi pochłonąć ekwiwalent kilkuset milionów gwiazd.

Stwór, jaki doprowadził do powstania imponującej wyrwy w Wężowniku musiał dysponować niespotykanym dotąd budżetem energetycznym. Poprzedni rekordzista związany był z gromadą MS 0735.6+7421, gdzie w 2005 roku odkryto pogorzelisko sugerujące wyrzut energii rzędu 1055 J (mowa o nonylionach dżuli). Jak oceniają autorzy nowego badania, ślady w gromadzie Wężownika pozostawił proces nawet pięciokrotnie silniejszy. To dziesiątki miliardów razy więcej niż energia emitowana przez typowy rozbłysk gamma. Tyle tylko – co raz jeszcze podkreślam – że rozbłysk potrafi wyprztykać cały swój arsenał w niecałą sekundę, podczas gdy erupcje aktywnych jąder galaktyk terroryzują kosmiczne sąsiedztwo przez miliony lat.

Pojawiły się również wyjaśnienia alternatywne…

Czy gromada w Wężowniku stała się sceną dla tego typu demonstracji siły? Obecnie teleskopy odbierają z tamtego rejonu dość słabe sygnały radiowe. Być może czarna dziura, która przez miliony lat napędzała rekordowy dysk akrecyjny, dawno wyczerpała dostępne sobie zasoby paliwa i przeszła na zasłużoną emeryturę. Wszystko co widzimy stanowi relikt wygasłego AGN.

Literatura uzupełniająca:
S. Giacintucci, M. Markevitch, M. Johnston-Hollit, Discovery of a Giant Radio Fossil in the Ophiuchus Galaxy Cluster, “The Astrophysical Journal”, vol. 891, nr 1;
Excavating a Dinosaur in a Galaxy Cluster, [online: www.chandra.harvard.edu/blog/node/751];
MS 0735.6+7421: Monstrous Black Hole Blast in the Core of a Galaxy Cluster, [online: www.chandra.harvard.edu/photo/2006/ms0735/];
C. Scharf, Silniki grawitacji. Jak czarne dziury rządzą galaktykami i gwiazdami, przeł. U. Seweryńska, Warszawa 2014.
5 rzeczy, które powinieneś wiedzieć o Enceladusie 30 przed 30 – bo fizyka jest domeną młodych Ted Kaczynski i jego manifest – “Śmierć nauce”