Astronomii au fost martorii unui eveniment cosmic considerat până acum imposibil: o gaură neagră a devorat o stea departe de centrul aglomerat al unei galaxii. Mai uimitor, acest spectacol violent a generat cel mai rapid semnal radio observat vreodată, forțând oamenii de știință să reevalueze tot ce știau despre modul în care găurile negre consumă materie.
Fenomenul, cunoscut ca eveniment de perturbare mareică (TDE), se petrece atunci când o stea se aventurează prea aproape de o gaură neagră supermasivă. Forța gravitațională colosală a găurii negre o sfâșie pur și simplu, declanșând explozii de energie care pot eclipsa lumina întregii sale galaxii. În mod normal, aceste drame cosmice au loc în nucleele galactice, unde se ascund cei mai mari monștri gravitaționali. Însă acest eveniment, denumit AT 2024tvd, sfidează complet acest tipar.
O gaură neagră care distruge o stea într-un loc neașteptat
AT 2024tvd a fost detectat inițial de Zwicky Transient Facility, un observator care scanează cerul în căutarea unor astfel de izbucniri de lumină. La prima vedere, părea un eveniment obișnuit, localizat lângă centrul unei galaxii. O analiză mai atentă a dezvăluit însă ceva extraordinar: sursa se afla la aproximativ 2.600 de ani-lumină distanță de nucleul galactic. Acest detaliu o clasifică drept „extranucleară”, indicând că nu este o gaură neagră staționară, ci una care rătăcește prin galaxie.
„Este absolut uimitor. Nu am mai văzut până acum o emisie radio atât de puternică, care se schimbă într-un timp atât de scurt, venind de la o gaură neagră ce sfâșie o stea în afara nucleului. Ne-a schimbat concepția despre comportamentul lor.”, a declarat dr. Itai Sfaradi de la Universitatea din California, Berkeley, autorul principal al studiului.
Profesorul Assaf Horesh de la Universitatea Ebraică din Ierusalim, mentorul lui Sfaradi, a adăugat: „Este una dintre cele mai fascinante descoperiri la care am participat. Faptul că a fost condusă de fostul meu student o face și mai semnificativă.”
Un semnal radio cu o evoluție fără precedent
Pentru a studia fenomenul, echipele de cercetare au mobilizat o rețea de radiotelescoape de top, inclusiv Very Large Array din New Mexico, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array din Chile, Allen Telescope Array, Arcminute Microkelvin Imager Large Array din Marea Britanie și Submillimeter Array din Hawaii. Împreună, au conturat portretul unei găuri negre cu un comportament nemaiîntâlnit.
Observațiile au relevat două vârfuri distincte de luminozitate radio: primul la 131 de zile după descoperire, iar al doilea la aproximativ 194 de zile. Prima creștere a fost uluitor de rapidă (proporțională cu timpul la puterea a 9-a), apoi a scăzut brusc. A doua creștere a fost și mai explozivă, cu o luminozitate care a crescut exponențial (proporțională cu timpul la puterea a 18-a), urmată de o scădere la fel de rapidă. Aceste pante de creștere și descreștere sunt cele mai abrupte înregistrate vreodată, făcând din AT 2024tvd cel mai rapid TDE radio din istorie.
„Este rar să vezi schimbări atât de rapide în banda radio. Acest lucru ne arată că jeturile de materie expulzate de gaura neagră nu numai că au fost puternice, dar au evoluat într-un mod pe care nu l-am mai observat.”, a explicat Horesh.
Misterul celor două explozii
Forma neobișnuită, cu două vârfuri, a semnalului radio i-a pus pe gânduri pe cercetători. Au fost două explozii separate, lansate la momente diferite, sau o singură ejecție de materie care a interacționat de două ori cu gazul din jur? Simulările computerizate sugerează că ambele scenarii sunt plauzibile, dar echipa înclină spre ipoteza a două evenimente distincte de ejecție.
Oamenii de știință au luat în considerare și alte efecte, precum absorbția semnalului de către nori de gaz sau procese de răcire (precum radiația sincrotronică și radiația Compton inversă), însă au constatat că este dificil să explice modelul observat folosind un singur jet de materie.
Dacă teoria celor două explozii se confirmă, înseamnă că gaura neagră s-a „trezit” după o perioadă de acalmie, aruncând un nou jet de materie la câteva luni după distrugerea inițială a stelei. O astfel de activitate sugerează că găurile negre pot avea un proces de „alimentare” în etape, în loc de o singură explozie masivă.
Un eveniment care rescrie regulile
AT 2024tvd este un eveniment record din mai multe motive. În primul rând, locația sa demonstrează că găurile negre supermasive pot fi expulzate din centrele galactice, probabil în urma fuziunilor, și pot rătăci prin spațiul interstelar.
În al doilea rând, viteza incredibilă de evoluție a semnalului radio dezvăluie un nou nivel de complexitate în modul în care materia este ejectată din ghearele gravitaționale ale unei găuri negre. În cele din urmă, faptul că a doua erupție a fost mai luminoasă decât prima este extrem de rar, sugerând un mecanism de ejecție repetată a materiei.
Ca și cum misterul nu ar fi fost suficient de mare, o emisie de raze X a fost detectată din aceeași regiune după prima explozie radio, având un spectru tipic pentru împrăștierea Compton inversă. Coincidența sugerează o legătură directă între procesele din apropierea găurii negre, care produc raze X, și jeturile care emit unde radio la distanțe mai mari.
Implicații pentru viitorul astronomiei
Descoperirea AT 2024tvd zguduie teoriile actuale despre locul unde se găsesc găurile negre și ce se întâmplă când acestea devorează stele. Ea deschide noi orizonturi pentru căutarea acestor obiecte în regiuni ale galaxiilor considerate anterior inactive.
Mai mult, acest eveniment oferă informații prețioase despre comportamentul materiei în condiții de gravitație extremă, cunoștințe esențiale pentru modelele cosmologice și pentru fizica energiilor înalte. Pentru noi, este o reamintire puternică a cât de multe mistere mai are de dezvăluit universul.
Studiul este disponibil în The Astrophysical Journal Letters.
