Ovo je jedan od zasad posljednjih članaka sa sajta NASA-inog Rendgenskog opservatorija Chandre.

Prva slika je prva kompozitna, druga je samo rendgenska komponenta iste, a treća samo optička. Posljednja priložena slika je ta koja je u donjem tekstu nazvana drugom, širokokutnom.

Sjajne plave svemirske provale vjerojatno izazivaju velike crne jame koje razaraju svoje masivne pratilje

Među najzagonetnijim kozmičkim pojavama koje su otkrivene u posljednjih nekoliko desetljeća su i kratki, ali vrlo sjajni bljeskovi plavog i ultraljubičastog svjetla koji postupno blijede, ostavljajući za sobom slabu rendgensku i radiovalnu emisiju. S tek malo više od desetak dosad otkrivenih pojava te vrste, astronomi su raspravljali o tome izazivaju li ih supernove od neke neobične vrste ili, pak, upadanje međuzvjezdanog plina na crne jame. (Dosad je u vidljivom svjetlu opaženo nekoliko desetaka takvih bljeskova, ali su za samo mali dio njih bili viđeni rendgenski i radiovalni posjaj. Prim. prev.)

Analiza najsjajnije dosad viđene provale te vrste, otkrivene prošle godine (2024.), pokazuje da se ne radi ni o jednom, ni o drugom!

Umjesto toga, jedan tim astronoma kojega su vodili istraživači iz Kalifornijskog sveučilišta (UC) u Berkeleyu, došao je do zaključka da te tzv. sjajne brze plave optičke tranzijente (engl. krat. LFBOT) izazivaju ekstremna razaranja plimnim silama, gdje crne jame s masama i do 100 Sunčevih masa za samo nekoliko dana u potpunosti razore svoje masivne zvjezdane družice.

To otkriće razriješuje jednu desetljeće dugu glavolomku, ali ono isto tako i ilustrira s kakvim se sve opasnostima susreću zvijezde! Astronomi svaku od tih nevolja vide u nekom drugom, karakterističnom dijelu spektra - u različitim valnim duljinama i s različitim intenzitetima - koji se mijenja dok proces traje. Nastojanje da se odgonetnu procesi koji proizvode te jedinstvene svjetlosne potpise provjerava naše trenutno razumijevanje fizike crnih jama i pomaže astronomima da shvate razvojni put zvijezda u svemiru.

Astronomi su zaintrigirani i procijenjenom masom ove crne jame, koja je u rasponu kojega se ponekada naziva crnim jamama srednje mase. I dok se za crne jame masivnije od 100 Sunčevih masa zna da postoje jer su njihova međusobna stapanja uočena detektorima za gravitacijske valove, poput LIGO-a (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), one nikad dosad nisu bile opažene neposredno i to kako narastu do te veličine još uvijek je zagonetka. Proučavanje ovog i sličnih događaja bi moglo baciti svjetlo na uvjete koji vladaju u dvojim zvjezdanim sustavima, u kojima se jedna krupna crna jama razvija u društvu masivne stelarne družice. (Tu nije riječ o tzv. supermasivnim crnim jamama, već o posebno masivnim crnim jamama zvjezdane mase. Najmasivnija takva poznata crna jama je jedna koja je nastala u stapanju dviju crnih jama s masama od minimalo 50 do maksimalno 160 Sunčevih masa. Stapanje je u gravitacijskim valovima opaženo LIGO-om dana 23. studenog 2023. g. Novonastala crna jama ima masu u rasponu od 182 do 251 Sunčeve mase. (Njen promjer iznosi između 1100 i 1500 kilometara.) Prim. prev.)

"Teoretičari su smislili puno različitih tumačenja nastanka tih velikih crnih jama, kako bi objasnili to što LIGO vidi", kaže Raffaella Margutti, izvanredna profesorica astronomije i fizike iz UC Berkeley. "LFBOT-i nam omogućuju da tome pitanju pristupimo iz posve novog kuta. Oni nam usto omogućuju i to da vrlo precizno odredimo gdje se te stvari događaju unutar njihovih matičnih galaktika. To dodaje kontekst koji je neophodan za razumijevanje procesâ koji su doveli do toga što danas vidimo - jedne vrlo krupne crne jame i njene pratilje."

LFBOT-i su to svoje ime dobili stoga što su sjajni - vidljivi su čak i na udaljenostima od nekoliko milijardi svjetlosnih godina - stoga što potraju samo nekoliko dana, te stoga što proizvode svjetlo visoke energije, od plavog kraja optičkog dijela spektra, sve do ultraljubičastih i rendgenskih zraka. Prva takva pojava je opažena 2014. g, ali prva o kojoj je prikupljeno dovoljno podatka da ih se može analizirati, zabilježena ke tek 2018. g. U skladu sa standarnim načinom označavanja, potonji događaj je nazvan AT 2018cow. Ta je oznaka navela istraživače da mu daju nadimak Krava (engl. Cow). Štoviše, kasnije otkrivenim LFBOT-ovima su iz vica dani nadimci Koala (TF18abvkwla), Tasmanski Vrag (engl. Tasmanian Devil, AT2022tsd) i Zeba (engl. Finch, AT2023fhn).

Najnoviji LFBOT, nazvan AT 2024wpp (možda Djetlić (engl. Woodpecker)?), analiziran je u dva znanstvena rada koja su nedavno prihvaćena za objavljivanje u Pismima Astrofizikalnog dnevnika. Prva autorica jednog od tih radova, onoga kojim su analizirani rendgenski i radiovalni podaci, jest postdoktorandica iz UC Berkeleya Nayana A. J, dok je Natalie LeBaron, postdiplomka iz istog sveučilišta, prva autorica rada kojim su analizirani podaci dobiveni u optičkim, ultraljubičastim i bliskoinfracrvenim valnim duljinama. Margutti je supotpisnica oba ta rada, kao viša istraživačica.

Uvid da ta kratkovjeka provala nije mogla biti ishod neke supernove, ostvaren je time što su istraživači proračunali energiju koja je u bljesku bila oslobođena. Pokazalo se da je ona bila 100 puta veća od onoga što proizvede neka normalna supernova. Energija odaslana u vidu zračenje bi zahtijevala pretvorbu oko 10 posto mase mirovanja Sunca u energiju, tijekom samo nekoliko tjedana!

"Sama energija zračenja iz tih provala je prevelika da bi mogla biti oslobođena u urušavanju i eksploziji neke masivne zvijezde - ili u bilo kakvoj drugoj normalnoj zvjezdanoj eksploziji", kaže LeBaron. "Osnovna poruka koju nam šalje AT 2024wpp jest to da je naš početni model pogrešan. On izvjesno nije izazvan eksplozijom neke zvijezde."

Istraživači su iznijeli pretpostavku da je intenzivno svjetlo visoke energije, emitirano tijekom ovog ekstremnog razaranja plimnim silama, posljedica dugog parazitskog odnosa u jednom dvojnom sustavu koji sadrži crnu jamu. Rekonstruirajući povijest toga odnosa, oni su iznašli da je crna jama dugo vremena upijala materijal sa svoje pratilje, posve se okruživši haloom materijala koji je ostao predaleko od nje da bi mogao biti progutan!

A onda, kada je zvijezda pratilja konačno prišla isuviše blizu crnoj jami tako da je bila rastrgana na komade, novonastali materijal je bio stjeran u vrteći disk krša - tzv. akrecijski disk - koji se potom stao zarivati u već postojeći halo oko crne jame. To je sudaranje izazvalo emisiju rendgenskog, ultraljubičastog i plavog svjetla. Veliki dio plina razorene pratilje je usto završio kovitlajući se prema polovima crne jame, odakle je bio izbačen u dva nasuprotna mlaza. Istraživači su proračunali da se materijal u tim mlazovima prostire brzinom od oko 40 posto brzine svjetlosti, proizvodeći radiovalove u srazu s okolim plinom.

Tim je procijenio i masu zvijezde pratilje koja je bila rastrgana: ona je imala masu više od 10 puta veću od Sunčeve. Tu je mogla biti riječ o nečemo što nazivamo Wolf-Rayetovom zvijezdom, vrlo vrućim objektom u poodmakloj razvojnoj fazi, koji je već bio potrošio veliki dio svoga vodika. To bi objasnilo zašto je emisija vodika iz AT 2024wpp bila slaba.

Kao i većina drugih LFBOT-a, AT 2024wpp se nalazi u galaktici u kojoj se odvija živa zvjezdorodna aktivnost. Zbog toga se na takvim mjestima može očekivati postojanje krupnih mladih zvijezda. AT 2024wpp se zbio na udaljenosti od 1,1 milijardu svjetlosnih godina od nas, a bio je između 5 i 10 puta sjajniji od AT 2018cow

Jačina različitih valnih duljina svjetla iz AT 2024wpp je mjerena većim brojem raznovrsnih teleskopa. To je uključivalo tri rendgenska teleskopa: NASA-ine Rendgenski opservatorij Chandru, XRT u Opservatoriju Neil Gehrels Swift, te NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array); radioteleskope poput ALMA-e (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) i CSIRO-inog ATCA-a (Australia Telescope Compact Array); Swiftov UVOT (Ultra-Violet/Optical Telescope); optičke teleskope na površini Zemlje, uključujući tu i one u zvjezdarnicama Keck, Lick i Gemini.

Kako LFBOT-i proizvode obilne količine ultraljubičastog svjetla, istraživači s nestrpljenjem iščekuju lansiranja dvaju planiranih teleskopa za to područje, do kojih bi trebalo doći u sljedećih nekoliko godina. Riječ je o ULTRASAT-u i UVEX-u, u čiji su razvoj uključeni brojni znanstvenici iz Berkeleya i kojima će biti upravljano iz Laboratorija za istraživanje svemira. (Taj je istraživački centar dio UC u Berkeleyu. ULTRAST bi trebao biti lansiran 2027. g, a UVEX 2030. g. Prim. prev.) Ti će teleskopi biti od ključnog značaja za otkrivanje i brzu karakterizaciju puno više LFBOT-a, čak i prije negoli oni dosegnu najviši sjaj. To će astronomima omogućiti da sustavno sondiraju raznovrsne okoliše u kojima se te provale događaju i svojstva sustavâ koji ih proizvode.

"U ovom trenutku, godišnje otkrijemo samo približno jedan LFBOT. Ali jednom kada ti ultraljubičasti teleskopi počnu s opserviranjem, pronalaženje LFBOT-a će postati rutinom, onako kao što je to danas otkrivanje bljeskova gamazraka!" kaže Nayana A. J.

Prva slika je kompozitni prikaz AT 2024wpp, sastavljen od rendgenskih i optičkih podataka. Rendgenski podaci, koje je prikupio Chandra, prikazuju taj LFBOT kao plavi točkasti izvor unutar matične galaktike, zabilježene na fotografiji dobivenoj u jednom ranijem pretraživanju neba. Druga, širokokutna slika je kompozit sastavljen od rendgenskih, ultraljubičastih, optičkih i bliskoinfracrvenih podataka.

X-ray: NASA/CXC/UC Berkeley/Nayana A. J. et al.; Optical: Legacy Surveys/DECaLS/BASS/MzLS; Image Processing: NASA/CXC/SAO/P. Edmonds and N. Wolk

https://chandra.harvard.edu/photo/2025/fbot/