Kada su astronomi 2019. u središnjem području udaljene patuljaste galaksije uočili kratak plavi bljesak, nisu mogli pouzdano utvrditi što ga je izazvalo. Tek su kasnija opažanja pokazala koliko je događaj neobičan. Zračenje u radiovalnom području jačalo je gotovo dvije godine i dosegnulo snagu kakva se ne očekuje od uobičajenih zvjezdanih eksplozija.
Nova analiza pokazuje da je AT2019ijn najvjerojatnije nastao kada je zvijezda prišla preblizu crnoj rupi i bila rastrgana njezinom gravitacijom. Procijenjena masa crne rupe iznosi oko 132.000 Sunčevih masa, što bi je svrstalo među rijetko opažene crne rupe srednje mase.
Bljesak je brzo dosegnuo vrhunac, ali je sporo slabio
AT2019ijn otkriven je 2019. u sklopu astronomskog pregleda Zwicky Transient Facility. Nalazio se u središnjem području patuljaste galaksije, a najveći sjaj u vidljivoj svjetlosti dosegnuo je za samo 5,26 dana.
Zbog brzog porasta sjaja i izrazito plave boje isprva je nalikovao brzim plavim optičkim prolaznim pojavama. Riječ je o rijetkim kozmičkim bljeskovima koji se razviju tijekom nekoliko dana, a zatim obično brzo oslabe.
AT2019ijn ponašao se drukčije. Njegov je sjaj u vidljivoj svjetlosti opadao dulje od mjesec dana. Još veće iznenađenje donijela su opažanja radioteleskopima: signal nije slabio, nego je nastavio jačati stotinama dana.
Na frekvenciji od tri gigaherca najveća je svjetlina izmjerena 641 dan nakon početnog otkrića. Izvor je tada bio najmanje stotinu puta sjajniji od poznatih brzih plavih optičkih prolaznih pojava i supernova promatranih u sličnom razdoblju nakon njihova otkrića. Nakon toga počeo je polako slabjeti, ali je ostao vidljiv u radiovalovima još najmanje četiri godine.
Takav razvoj teško je objasniti eksplozijom masivne zvijezde. Po snazi, trajanju i zakašnjelom vrhuncu, zabilježeni signal mnogo više nalikuje događajima u kojima crna rupa razara zvijezdu i izbacuje snažan mlaz materije.
Zvijezda je možda prišla preblizu crnoj rupi
Kada zvijezda prođe vrlo blizu crnoj rupi, gravitacijsko privlačenje na njezinoj bližoj strani postaje znatno snažnije nego na udaljenijoj. Ta razlika može rastegnuti zvijezdu i naposljetku je rastrgati. Astronomi takvu pojavu nazivaju događajem plimnog razaranja.
Dio zvjezdanog materijala tada pada prema crnoj rupi i oko nje stvara užareni disk. U nekim slučajevima iz područja neposredno uz crnu rupu izbijaju uski mlazovi čestica koje se kreću znatnim dijelom brzine svjetlosti.
Astronomi smatraju da je takav mlaz nastao i u slučaju AT2019ijn. Opažanja radioteleskopima VLA, ASKAP i GMRT najbolje odgovaraju modelu u kojem mlaz nije bio usmjeren prema Zemlji, nego smo ga promatrali sa strane.
To bi objasnilo zašto je sjaj u radiovalnom području dosegnuo vrhunac sa zakašnjenjem od gotovo dvije godine. Dok se mlaz kretao najvećom brzinom, najveći dio njegova zračenja bio je usmjeren daleko od Zemlje. Prolaskom kroz okolni plin mlaz je postupno usporavao i širio se, pa je njegovo zračenje s vremenom postalo vidljivo i sa Zemlje.
Slični slučajevi pokazuju da razaranje zvijezde ne mora završiti nakon početnog bljeska. Ranije sam pisao o crnoj rupi koja je počela snažno izbacivati materijal nekoliko godina nakon što je rastrgala zvijezdu.
Mogući trag crne rupe srednje mase
Prema modelu koji najbolje odgovara prikupljenim podacima, crna rupa odgovorna za AT2019ijn mogla bi imati približno 132.000 Sunčevih masa. Time bi pripadala skupini crnih rupa srednje mase.
Crne rupe zvjezdane mase, koje nastaju urušavanjem masivnih zvijezda, obično imaju od nekoliko do nekoliko desetaka Sunčevih masa. Na drugom kraju nalaze se supermasivne crne rupe s milijunima ili milijardama Sunčevih masa, smještene u središtima velikih galaksija.
Crne rupe srednje mase trebale bi se nalaziti između tih dviju skupina, ali pouzdanih primjera još je malo. Kada ne privlače veće količine materijala, ne stvaraju dovoljno zračenja da bi ih astronomi lako uočili.
Patuljaste galaksije zato imaju važno mjesto u ovoj potrazi. U njihovim središtima mogle bi se nalaziti crne rupe koje postanu vidljive tek kada počnu privlačiti okolni plin ili rastrgaju zvijezdu. Isto tako, prethodno sam pisao o potrazi za crnim rupama u patuljastim galaksijama, koje bi mogle pomoći u objašnjenju nastanka prvih supermasivnih crnih rupa.
Drugo objašnjenje još nije isključeno
Plimno razaranje zvijezde zasad najbolje objašnjava brz početni bljesak, položaj izvora u galaksiji te snažno i dugotrajno zračenje u radiovalnom području. Istraživači ipak ne mogu potpuno isključiti mogućnost da je AT2019ijn povezan s magnetarom, iznimno gustim zvjezdanim ostatkom s vrlo snažnim magnetskim poljem.
Magnetar bi također mogao pokrenuti snažan mlaz, ali takav se scenarij slabije uklapa u cjelinu prikupljenih podataka. Za sigurniji odgovor bit će potrebna preciznija opažanja matične galaksije i daljnje praćenje slabljenja izvora.
AT2019ijn pokazuje i zašto neobične bljeskove treba pratiti dugo nakon što nestanu iz vidljive svjetlosti. Da su promatranja završila nekoliko tjedana nakon otkrića, njegova prava priroda vjerojatno bi ostala nepoznata.
Budući pregledi neba u vidljivoj svjetlosti i radiovalovima mogli bi pronaći još događaja s mlazovima koji nisu usmjereni prema Zemlji. Time bi astronomi dobili novi način pronalaženja crnih rupa srednje mase i mogli pouzdanije procijeniti koliko se često takve crne rupe nalaze u središtima patuljastih galaksija.
