Kosmiczny wybuch wyglądał niepozornie. Potem przyćmił własną galaktykę

Najpierw niepozorny błysk, potem gigantyczna poświata. Naukowcy odkryli eksplozję, której prawdziwa moc mogła odpowiadać miliardowi lat pracy Słońca.

Przez 53 sekundy wyglądał jak jeden z wielu rozbłysków gamma rejestrowanych przez kosmiczne teleskopy. Nic nie wskazywało, iż astronomowie właśnie obserwują jedną z najbardziej niezwykłych eksplozji ostatnich 20 lat. Kilka godzin później jej poświata stała się jaśniejsza od całej galaktyki, w której doszło do wybuchu.

Teraz międzynarodowy zespół naukowców ustalił, co mogło spowodować tak zaskakującą różnicę. Wszystko wskazuje na to, iż potężny strumień materii wystrzelony przez umierającą gwiazdę nie był skierowany w stronę Ziemi. Dopiero późniejsze obserwacje ujawniły prawdziwą skalę kosmicznej katastrofy.

Rozbłysk trwał 53 sekundy. Potem zaczęły się niespodzianki

Dokładnie 10 marca tego roku Kosmiczny Teleskop Fermi należący do NASA wykrył rozbłysk promieniowania gamma oznaczony GRB 260310A. Początkowo zdarzenie nie wyróżniało się szczególnie na tle setek podobnych sygnałów rejestrowanych każdego roku. Trwało około 53 sekund, a ilość promieniowania gamma docierającego do instrumentów sugerowała stosunkowo niewielką energię eksplozji.

Sytuacja zmieniła się jednak wtedy, gdy do obserwacji dołączyły kolejne teleskopy. W świetle widzialnym źródło zamiast natychmiast słabnąć, stopniowo zwiększało swoją jasność. Po kilku godzinach jego poświata przyćmiła galaktykę, w której doszło do wybuchu. Był to jeden z najjaśniejszych takich sygnałów zarejestrowanych w ostatnich dwóch dekadach.

Międzynarodowy zespół kierowany przez badaczy z Uniwersytetu Rzymskiego Tor Vergata wykorzystał obserwacje m.in. teleskopów Chandra, XMM-Newton, Einstein Probe, Large Binocular Telescope i radioteleskopów Very Large Array. Wyniki badania opublikowanego w The Astrophysical Journal Letters pokazują, iż poświata GRB 260310A znalazła się wśród 1 proc. najjaśniejszych obserwowanych w świetle widzialnym i promieniowaniu rentgenowskim w analizowanych próbach. W zakresie radiowym należała natomiast do 5 proc. najjaśniejszych.

Co więcej, obserwacje wykonane w hiszpańskim obserwatorium Calar Alto ujawniły charakterystyczną sygnaturę supernowej. Potwierdziło to, iż źródłem rozbłysku była śmierć masywnej gwiazdy, której jądro zapadło się pod wpływem własnej grawitacji.

Ogromna eksplozja, której nie widzieliśmy w pełnej okazałości

Najbardziej prawdopodobne wyjaśnienie tych zaskakujących obserwacji wiąże się z kierunkiem, w którym patrzyliśmy na wybuch. Kiedy masywna gwiazda kończy życie, w niektórych przypadkach może wytworzyć dwa potężne, przeciwległe strumienie materii, nazywane dżetami. Poruszają się one z prędkościami bliskimi prędkości światła i mogą przenosić ogromne ilości energii.

Jeżeli jeden z takich dżetów jest skierowany niemal dokładnie w stronę Ziemi, astronomowie rejestrują niezwykle intensywny rozbłysk gamma. Gdy jednak obserwujemy go pod kątem, początkowy sygnał może wyglądać znacznie słabiej, niż wskazywałaby rzeczywista energia zdarzenia.

W przypadku GRB 260310A najprawdopodobniej mieliśmy do czynienia właśnie z takim układem. Ziemia znajdowała się poza osią najintensywniejszego promieniowania, dlatego sam rozbłysk nie zrobił szczególnego wrażenia. Dopiero gdy dżet zaczął zwalniać i oddziaływać z otaczającym go gazem, jego emisja stała się widoczna pod większymi kątami.

To interesujące uzupełnienie wcześniejszych badań supernowej SN 2026gzf, w której naukowcy poszukiwali śladów dżetu. Wówczas nie znaleziono przekonujących dowodów na istnienie potężnego strumienia materii. Tutaj sytuacja była odwrotna, bowiem dżet prawdopodobnie istniał, ale jego geometria utrudniła rozpoznanie prawdziwej skali wybuchu.

Trzy tygodnie po eksplozji kosmos znowu rozbłysnął

Jeszcze większe zaskoczenie przyniosły późniejsze obserwacje rentgenowskie. Około 3 tygodnie po początkowym wybuchu poświata GRB 260310A ponownie zaczęła intensywnie świecić. Podwyższona jasność utrzymywała się przez ponad tydzień, po czym stopniowo spadła. Samo źródło pozostawało jednak wykrywalne przez kolejne miesiące.

Naukowcy początkowo sprawdzali, czy nie jest to przypadkowy sygnał pochodzący z innego obiektu. Analiza potwierdziła jednak, iż ponowne pojaśnienie rzeczywiście było związane z tym samym rozbłyskiem. To zmusiło badaczy do rozważenia bardziej złożonej budowy dżetu.

Jedna z hipotez zakłada, iż strumień materii składał się z dwóch części. W środku znajdował się bardzo wąski, niezwykle szybki i energetyczny rdzeń, otoczony szerszą, wolniejszą warstwą. Początkowo obserwowaliśmy promieniowanie pochodzące przede wszystkim z zewnętrznej części dżetu. Dopiero po jego spowolnieniu światło z centralnego rdzenia zaczęło docierać do nas w większej ilości.

Jeżeli taki model jest prawidłowy, to energia skupiona w najwęższej części strumienia mogła odpowiadać temu, co Słońce wypromieniowuje przez około miliard lat. Jest to jednak wynik modelowania, a nie bezpośredni pomiar całkowitej energii eksplozji. Badacze podkreślają, iż do dokładnego odtworzenia budowy dżetu potrzebne będą dalsze analizy.

Astronomowie mogli przeoczyć wiele podobnych wybuchów

GRB 260310A pokazuje, jak bardzo obraz kosmicznej eksplozji zależy od miejsca, z którego ją obserwujemy. Niedawno opisywaliśmy rozbłysk GRB 250704B, którego początkowy sygnał gamma trwał zaledwie ułamek sekundy, ale dalsze obserwacje rentgenowskie ujawniły znacznie dłuższą aktywność. W obu przypadkach sam błysk nie wystarczył do zrozumienia całego zjawiska.

Pamiętajmy, iż dotychczasowe katalogi rozbłysków gamma obejmują przede wszystkim zdarzenia, których dżety były skierowane dostatecznie blisko Ziemi, aby ich promieniowanie można było łatwo wykryć. Potężne eksplozje widziane pod większym kątem mogły pozostawać niezauważone albo być błędnie klasyfikowane jako znacznie słabsze wydarzenia.

Naukowcy liczą, iż zmieni to Obserwatorium Very C. Rubin, które będzie regularnie fotografować ogromne obszary nieba. Zamiast polegać wyłącznie na początkowych impulsach gamma, astronomowie będą mogli poszukiwać charakterystycznych, stopniowo narastających poświat optycznych.

GRB 260310A dostarczył właśnie wskazówek, jak rozpoznawać takie ukryte eksplozje. Pozornie przeciętny rozbłysk okazał się śladem potężnego dżetu, którego najważniejsza część początkowo pozostawała poza naszym polem widzenia. Możliwe więc, iż we Wszechświecie dochodzi do znacznie większej liczby podobnych zdarzeń, niż wynika to z dotychczasowych obserwacji.

*Źródło grafiki wprowadzającej: AI / Canva Pro