Pozorována nejvzdálenější černá díra pohlcující hvězdu

Tisková zpráva Evropské jižní observatoře (ESO2216, 30. listopadu 2022)

Hvězdy, které se pohybují příliš blízko černé díry, mohou být doslova rozcupovány na kusy mimořádně silnými slapovými silami v jejím gravitačním poli. Tento jev bývá označován jako slapové rozervání (tidal disruption event, TDE). Asi v jednom procentu případů při tomto procesu vznikají také výtrysky (jety) – proudy horkého plazmatu a záření vyvržené v obou směrech podél rotační osy černé díry. V roce 1971 popisoval průkopník výzkumu černých děr John Archibald Wheeler [1] koncept slapového rozervání doprovázeného výtrysky na příkladu: „...když tubu zubní pasty prudce zaškrtíte zhruba uprostřed, hmota vytryskne na obou koncích“.

„Zatím jsme zaznamenali jen několik případů slapového rozervání doprovázeného vznikem jetů, proto zůstávají velmi exotickými a málo prozkoumanými,“ říká Nial Tanvir (University of Leicester, UK), vedoucí pozorování dalekohledem VLT (Very Large Telescope), na jejichž základě byla stanovena vzdálenost objektu. Astronomové proto průběžně pátrají po těchto extrémních jevech, aby pochopili, jak vlastně výtrysky vznikají a proč jen u tak nízkého procenta případů.      

V rámci tohoto pátrání mnohé dalekohledy na světě, včetně přístroje ZTF (Zwicky Transient Facility, USA), opakovaně prohlížejí oblohu a hledají známky krátkodobých, často extrémních jevů, které mohou být následně zkoumány mnohem detailněji velkými teleskopy, jakým je například ESO/VLT v Chile. „Vyvinuli jsme otevřený software pro zpracování dat, který umožňuje uložit a extrahovat užitečné informace z pozorování přehlídky ZTF a okamžitě nám zasílá varování při detekci atypického úkazu,“ vysvětluje astronom Igor Andreoni (University of Maryland, USA), spoluautor článku publikovaného v časopise Nature, jehož přípravu vedl společně s Michaelem Coughlinem (University of Minnesota, USA).

V únoru letošního roku detekovala přehlídka ZTF nový zdroj ve viditelném oboru záření. Úkaz s označením AT2022cmc připomínal záblesk záření gama – jev, při kterém se jednorázově uvolní největší množství energie ve vesmíru. Vidina možnosti zkoumat takto vzácný jev podnítila astronomy k oslovení obsluhy několika dalekohledů po celém světě, aby tento záhadný zdroj pozorovali detailněji. Jedním z nich byl i ESO/VLT, který urychleně zahájil pozorování úkazu pomocí přístroje X-shooter. Data pořízená pomocí VLT ukázala, že objekt se nachází v bezprecedentní vzdálenosti (na tento typ úkazu): světlo ze zdroje AT2022cmc začalo svou pouť v době, kdy měl vesmír jen třetinu svého současného stáří.

Celkem 21 teleskopů na celém světě získalo údaje o široké paletě elektromagnetického záření – od gama paprsků po rádiové vlny – pocházejícího ze zdroje AT2022cmc. Členové týmu srovnali tato data s různými druhy známých jevů od kolabujících hvězd po kilonovy. Jediný scénář, který získaným datům odpovídal, však byl vzácný jev slapového rozervání s výtryskem směřujícím přímo k nám. Astronom Giorgos Leloudas (DTU Space, Dánsko), spoluautor studie, vysvětluje: „Díky tomu, že výtrysk hmoty pohybující se relativistickou rychlostí míří v tomto případě k nám, je celý úkaz výrazně jasnější, a tedy pozorovatelný v širším rozsahu elektromagnetického spektra.“

Na základě měření dalekohledem VLT vědci zjistili, že v případě AT2022cmc se jedná o nejvzdálenější slapové rozervání s výtryskem, jaké bylo zatím pozorováno – to však není jediný rekordní zápis. „Až dosud bylo těch pár pozorovaných případů detekováno teleskopy pro záření gama s vysokou energií nebo rentgenové paprsky. Toto je poprvé, kdy se slapové rozervání s výtrysky podařilo objevit v rámci přehlídky oblohy ve viditelném světle,“ upozorňuje astronom Daniel Perley (Liverpool John Moores University, UK), spoluautor studie. To demonstruje nový způsob detekce těchto jevů, který umožní hlubší studium těchto vzácných jevů a průzkum extrémního prostředí v okolí černých děr. 

Poznámky

[1] John Archibald Wheeler je často považován za autora termínu ‚černá díra‘, který měl použít v roce 1967 ve svém projevu pro NASA.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku „A very luminous jet from the disruption of a star by a massive black hole“, který byl publikován v časopise Nature (doi: 10.1038/s41586-022-05465-8)

Složení týmu: Igor Andreoni (Joint Space-Science Institute, University of Maryland, USA [JSI/UMD]; Department of Astronomy, University of Maryland, USA [UMD]; Astrophysics Science Division, NASA Goddard Space Flight Center [NASA/GSFC], USA), Michael W. Coughlin (School of Physics and Astronomy, University of Minnesota, USA), Daniel A. Perley (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, UK), Yuhan Yao (Division of Physics, Mathematics and Astronomy, California Institute of Technology, USA [Caltech]), Wenbin Lu (Department of Astrophysical Sciences, Princeton University, USA), S. Bradley Cenko (JSI/UMD; NASA/GSFC), Harsh Kumar (Indian Institute of Technology Bombay, Indie [IIT/Bombay]), Shreya Anand (Caltech), Anna Y. Q. Ho (Department of Astronomy, University of California, Berkeley, USA [UCB]; Lawrence Berkeley National Laboratory, USA [LBNL]; Miller Institute for Basic Research in Science, USA), Mansi M. Kasliwal (Caltech), Antonio de Ugarte Postigo (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, Francie), Ana Sagués-Carracedo (The Oskar Klein Centre, Stockholm University, Švédsko [OKC]), Steve Schulze (OKC), D. Alexander Kann (Instituto de Astrofisica de Andalucia, Glorieta de la Astronomia, Španělsko [IAA-CSIC]), S. R. Kulkarni (Caltech), Jesper Sollerman (OKC), Nial Tanvir (Department of Physics and Astronomy, University of Leicester, UK), Armin Rest (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA [STScI]; Department of Physics and Astronomy, The Johns Hopkins University, USA), Luca Izzo (DARK, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Dánkso), Jean J. Somalwar (Caltech), David L. Kaplan (Center for Gravitation, Cosmology and Astrophysics, Department of Physics, University of Wisconsin–Milwaukee, USA), Tomás Ahumada (UMD), G. C. Anupama (Indian Institute of Astrophysics, Bangalore, Indie [IIA]), Katie Auchettl (School of Physics, University of Melbourne, Austrálie; ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions; Department of Astronomy and Astrophysics, University of California, Santa Cruz, USA), Sudhanshu Barway (IIA), Eric C. Bellm (DIRAC Institute, University of Washington, USA), Varun Bhalerao (IIT/Bombay), Joshua S. Bloom (LBNL; UCB), Michael Bremer (Institut de Radioastronomie Millimetrique, Francie [IRAM]), Mattia Bulla (OKC), Eric Burns (Department of Physics & Astronomy, Louisiana State University, USA), Sergio Campana (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Itálie), Poonam Chandra (National Centre for Radio Astrophysics, Tata Institute of Fundamental Research, Pune University, India), Panos Charalampopoulos (DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark, Dánsko [DTU]), Jeff Cooke (Australian Research Council Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery, Swinburne University of Technology, Hawthorn, Austrálie [OzGrav]; Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Austrálie [CAS]), Valerio D’Elia (Space Science Data Center - Agenzia Spaziale Italiana, Itálie), Kaustav Kashyap Das (Caltech), Dougal Dobie (OzGrav; CAS), Jose Feliciano Agüí Fernández (IAA-CSIC), James Freeburn (OzGrav; CAS), Cristoffer Fremling (Caltech), Suvi Gezari (STScI), Matthew Graham (Caltech), Erica Hammerstein (UMD), Viraj R. Karambelkar (Caltech), Charles D. Kilpatrick (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics, Northwestern University, USA), Erik C. Kool (OKC), Melanie Krips (IRAM), Russ R. Laher (IPAC, California Institute of Technology, USA [IPAC]), Giorgos Leloudas (DTU), Andrew Levan (Department of Astrophysics, Radboud University, Nizozemí), Michael J. Lundquist (W. M. Keck Observatory, USA), Ashish A. Mahabal (Caltech; Center for Data Driven Discovery, California Institute of Technology, USA), Michael S. Medford (UCB; LBNL), M. Coleman Miller (JSI/UMD; UMD), Anais Möller (OzGrav; CAS), Kunal Mooley (Caltech), A. J. Nayana (Indian Institute of Astrophysics, Indie), Guy Nir (UCB), Peter T. H. Pang (Nikhef, Nizozemí; Institute for Gravitational and Subatomic Physics, Utrecht University, Nizozemí), Emmy Paraskeva (IAASARS, National Observatory of Athens, Řecko; Department of Astrophysics, Astronomy & Mechanics, University of Athens, Řecko; Nordic Optical Telescope, Španělsko; Department of Physics and Astronomy, Aarhus University, Dánsko), Richard A. Perley (National Radio Astronomy Observatory, USA), Glen Petitpas (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA), Miika Pursiainen (DTU), Vikram Ravi (Caltech), Ryan Ridden-Harper (School of Physical and Chemical Sciences — Te Kura Matu, University of Canterbury, New Zealand), Reed Riddle (Caltech Optical Observatories, California Institute of Technology, USA), Mickael Rigault (Université de Lyon, Francie), Antonio C. Rodriguez (Caltech), Ben Rusholme (IPAC), Yashvi Sharma (Caltech), I. A. Smith (Institute for Astronomy, University of Hawaii, USA), Robert D. Stein (Caltech), Christina Thöne (Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences, Česká republika), Aaron Tohuvavohu (Department of Astronomy and Astrophysics, University of Toronto, Kanada), Frank Valdes (National Optical Astronomy Observatory, USA), Jan van Roestel (Caltech), Susanna D. Vergani (GEPI, Observatoire de Paris, PSL Research University, Francie; Institut d’Astrophysique de Paris, Francie), Qinan Wang (STScI), Jielai Zhang (OzGrav; CAS).

Evropská jižní observatoř (ESO) umožňuje vědcům z celého světa objevovat tajemství vesmíru ku prospěchu všech. Navrhujeme, stavíme a provozujeme pozemní observatoře světové úrovně, které astronomové využívají k řešení vzrušujících otázek a šíření fascinace astronomií. Podporujeme mezinárodní spolupráci v astronomii. ESO byla založena jako mezivládní organizace v roce 1962 a dnes ji tvoří 16 členských států – Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie – a dvojice strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálie. Ústředí ESO, návštěvnické centrum a planetárium ESO Supernova se nachází v blízkosti Mnichova v Německu, zatímco chilská poušť Atacama, úžasné místo s jedinečnými podmínkami pro pozorování oblohy, hostí naše dalekohledy. ESO provozuje tři observatoře: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na hoře Paranal jsou to dalekohled VLT (Very Large Telescope) a interferometr VLTI (Very Large Telescope Interferometer), stejně jako dva přehlídkové teleskopy – VISTA pracující v infračervené oblasti a VST (VLT Survey Telescope) pro viditelné světlo. Na Observatoři Paranal bude ESO také hostit a provozovat pole teleskopů CTAS (Cherenkov Telesope Array South) pro detekci Čerenkovova záření v atmosféře – největší a nejcitlivější observatoř gama záření na světě. Společně s mezinárodními partnery provozuje ESO teleskopy pro milimetrovou a submilimetrovou oblast APEX a ALMA pracující na planině Chajnantor. Na hoře Cerro Armazones poblíž Paranalu stavíme nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled, Extremly Large Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“. Z našich kanceláří v Santiagu řídíme naši činnost v Chile a spolupráci s místními partnery a veřejností.

Odkazy

• Vědecký článek
• Snímky dalekohledu VLT
• pro novináře: tiskové zprávy pod embargem ve vašem jazyce (REGISTRACE)
• pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO

Kontakty

Petr Kabáth; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; překlad; Email: j.srba@seznam.cz

Igor Andreoni; Joint Space-Science Institute, University of Maryland, NASA Goddard Space Flight Center; Greenbelt, MD, USA; Tel.: +1 (626) 487-7545; Email: andreoni@umd.edu

Daniel Perley; Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University; Liverpool, UK; Tel.: +44 (0)745 6339330; Email: d.a.perley@ljmu.ac.uk

Nial Tanvir; Department of Physics and Astronomy, University of Leicester; Leicester, UK; Email: nrt3@leicester.ac.uk

Giorgos Leloudas; DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark; Lyngby, Denmark; Email: giorgos@space.dtu.dk

Juan Carlos Muñoz Mateos; ESO Media Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6176; Email: press@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva ESO2216 - 30. listopadu 2022