Rekordfényes csillaghalálok: új kozmikus szörnyetegeket találtak

Valószínűleg a világegyetem leglátványosabb és legbrutálisabb eseményeit sikerült feltérképeznie a Hawaii Egyetem csillagászainak: olyan, eddig ismeretlen kozmikus robbanásokat fedeztek fel, amelyek fényességükkel és energiájukkal minden eddigi rekordot megdöntöttek. Az újonnan azonosított jelenségeket „extrém nukleáris tranziens” (angolul extreme nuclear transient, ENT) néven nevezték el — és ahogy az első adatok mutatják, ezek messze túlszárnyalják a valaha észlelt szupernóva-robbanásokat is.

„Az elmúlt évtizedben már megfigyeltünk úgynevezett árapály-szétszakadási eseményeket (TDE), amikor egy csillag túl közel kerül egy szupermasszív fekete lyukhoz, és az szó szerint szétszaggatja. De ezek az ENTek teljesen más kategóriát képviselnek: fényességük a megszokottnál közel tízszer nagyobb, és míg a hasonló események fénye hetek-hónapok alatt halványul, ezek akár évekig is ragyognak” — magyarázta Jason Hinkle, a tanulmány vezető szerzője és a Hawaii Egyetem doktorandusza.

A kutatók szerint a legerősebb ilyen jelenség, a Gaia18cdj nevű esemény például 25-ször több energiát bocsátott ki, mint a valaha észlelt legerősebb szupernóva. Összehasonlításképp: míg egy tipikus szupernóva egyetlen év alatt annyi energiát sugároz ki, mint a Nap a teljes, tízmilliárd éves életciklusa alatt, addig egy ENT egyetlen év alatt száz Napnyi energiát sugároz szét a világűrben.

A felfedezés nem egy hirtelen villanás eredménye volt, hanem egy éveken át tartó kitartó adatvadászat és elemzés következménye. Hinkle a Gaia űrtávcső nyilvános adataiban kezdett el különös, hosszú lefolyású fénykitöréseket keresni a galaxisok központi régióiból, és két különös jelenséget is talált, amelyek sokkal tovább és simábban ragyogtak, mint bármely addig ismert kozmikus felvillanás.

Világszintű megfigyelési kampány indult

„A Gaia nem mondja meg, mi történt, csak azt, hogy változott a fényerő. De amikor láttam ezeket a hosszú, sima fénygörbéket távoli galaxisok közepéből, azonnal tudtam, hogy valami rendkívülit találtunk” — mesélte Hinkle. A felfedezés után világszintű megfigyelési kampány indult, amelyben a Hawaii Egyetem aszteroida-riasztó rendszere (ATLAS), a W. M. Keck Obszervatórium, valamint több földi teleszkóp is részt vett. Mivel ezek az események évek alatt játszódnak le, a teljes kép összeállítása komoly türelmet és kitartást igényelt.

Az áttöréshez hozzájárult, hogy nemrég egy harmadik, hasonló tulajdonságú eseményt is észleltek a Zwicky Transient Facility adatainak elemzésekor — ezt ráadásul két független kutatócsoport is megerősítette, így véglegessé vált: az ENT-ek egy teljesen új osztályt képviselnek a kozmikus jelenségek világában. A tudósok kizárták, hogy ezek szimpla szupernóvák lennének, mivel az általuk kibocsátott energia többszöröse minden korábbi ismert csillagrobbanásénak. A fénymintázatuk ráadásul túl sima és hosszú ahhoz, hogy hagyományos fekete lyuk akkréciós eseményről legyen szó, amelynél jellemzőek a hirtelen, rendszertelen fényességváltozások.

A jelenlegi modell szerint ezek a szupermasszív fekete lyukak lassan kebelezik be a hozzájuk túl közel merészkedő, legalább három naptömegű csillagokat — és ez a fokozatos bekebelezés hozza létre a több évig tartó, folyamatosan ragyogó fénykitöréseket.

Tízmilliószor ritkábbak, mint egy átlagos szupernóva

Benjamin Shappee, a Hawaii Egyetem docense és a kutatás társszerzője szerint ezek az események nemcsak a csillagok drámai végéről mesélnek, hanem új lehetőséget adnak arra is, hogy a távoli univerzum fekete lyukait tanulmányozzuk. „Mivel ezek elképesztően fényesek, óriási távolságokból is észlelhetők, így a múltba tekinthetünk velük. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy megértsük, hogyan nőttek a fekete lyukak akkoriban, amikor a galaxisok sokkal aktívabbak voltak, és tízszer több anyagot nyeltek el, mint ma” — mondta Shappee.

Az ENTek rendkívüli ritkaságuk miatt nehezen észlelhetők: hozzávetőleg tízmilliószor ritkábbak, mint egy átlagos szupernóva. A jövő megfigyelőállomásai — mint a Vera C. Rubin Obszervatórium vagy a NASA Roman űrteleszkópja — viszont forradalmasíthatják a kutatást, és sokkal több ilyen eseményt fedezhetnek fel, feltárva a fekete lyukak aktivitását a korai univerzumban.

A Gaia18cdj mellett a kutatók már több, korábbi adatbázisokban rejtőző potenciális ENT-gyanús eseményt is azonosítottak, amelyeket eddig félreértelmeztek vagy más típusú robbanásként katalogizáltak. A következő években ezek újraelemzése újabb meglepetéseket tartogathat — és akár visszamenőleg is felfedhetnek eddig észrevétlen, grandiózus csillaghalálokat a világegyetem múltjából.