Astronomowie zidentyfikowali w Drodze Mlecznej osobliwe źródło fal radiowych, które pozostaje aktywne od ponad dwóch dekad. Ten tajemniczy obiekt przeczy wszystkiemu, co wiemy na temat źródeł promieniowania radiowego.
Astronomowie znaleźli w Drodze Mlecznej obiekt, który zachowuje się tak, jakby nie znał zasad obowiązujących większość znanych źródeł promieniowania radiowego. VT J1906+0849 od ponad dwóch dekad pojawia się i znika na radiowych mapach nieba, potrafi wielokrotnie zmieniać swoją jasność, a mimo to pozostaje niezwykle mały. Co jeszcze bardziej zaskakujące, astronomowie nie znaleźli po nim śladu w promieniowaniu rentgenowskim.
To właśnie ta kombinacja cech sprawia, iż obiekt jest dla naukowców wyjątkowo zagadkowy. Nie pasuje dobrze do żadnej znanej klasy galaktycznych źródeł radiowych. Być może mamy do czynienia z bardzo nietypowym układem zawierającym gwiazdę neutronową albo czarną dziurę. Niewykluczone też, iż astronomowie właśnie natrafili na przedstawiciela dotąd nieznanej populacji obiektów w naszej Galaktyce.
Wyniki tych bardzo ciekawych badań opublikowano w serwisie arXiv.
Tajemniczy sygnał znaleziony na radiowych mapach nieba
VT J1906+0849 został zauważony podczas poszukiwania zmiennych źródeł fal radiowych w płaszczyźnie Drogi Mlecznej. Szczególną uwagę zwrócił podczas obserwacji wykonywanych w ramach Very Large Array Sky Survey (VLASS). Pierwszą detekcję w tym przeglądzie zarejestrowano 27 października 2017 r.
Astronomowie postanowili zajrzeć do starszych archiwów obserwacyjnych, aby sprawdzić, czy obiekt pojawiał się wcześniej. Okazało się, iż tak. Dane z przeglądu MAGPIS pokazują, iż VT J1906+0849 był widoczny już w 2005 r. Wówczas jego jasność wynosiła około 35 mJy (milijansky, jedna tysięczna janskyego, jednostki gęstości strumienia radiowego) przy częstotliwości 4,86 GHz. Później obiekt znacznie pojaśniał. Około 2014 r. osiągnął ponad 200 mJy, a następnie ponownie osłabł.
I tutaj zaczyna się prawdziwa zagadka. Pod koniec 2025 r. źródło ponownie pojaśniało.
W sumie obserwacje wskazują, iż w ciągu około 21 lat jego jasność zmieniała się co najmniej sześciokrotnie. To nie jest zachowanie typowe dla zwykłego, spokojnie ewoluującego źródła radiowego.
Dlaczego astronomów tak bardzo to dziwi?
W kosmosie znamy wiele obiektów, które potrafią nagle rozbłysnąć w zakresie fal radiowych. Mogą to być między innymi gwałtownie obracające się gwiazdy neutronowe, układy podwójne, w których jedna gwiazda pochłania materię drugiej, albo gwałtowne zjawiska związane z potężnymi eksplozjami gwiazd.
W przypadku wielu takich obiektów schemat jest stosunkowo prosty. Źródło nagle staje się bardzo jasne, a później stopniowo słabnie. Astronomowie mogą wtedy obserwować jego ewolucję i na podstawie zmian jasności, widma czy rozmiaru próbować ustalić, co wydarzyło się w jego wnętrzu.
VT J1906+0849 nie chce jednak zachowywać się w ten sposób.
Obiekt jest aktywny radiowo od ponad 20 lat, jego jasność wyraźnie się zmienia, a jednocześnie nie zaobserwowano charakterystycznego rozszerzania się emitującego obszaru. To szczególnie interesujące, ponieważ pewne dane widmowe sugerują obecność gazu poruszającego się z prędkościami sięgającymi tysięcy kilometrów na sekundę.
Gdybyśmy mieli do czynienia z klasyczną eksplozją, można byłoby oczekiwać, iż wyrzucona materia będzie z czasem rozprzestrzeniać się w przestrzeni. Tymczasem obserwacje wskazują na niezwykle kompaktowe źródło.
To maleńki obiekt, ale jego temperatura jest niewiarygodna
Astronomowie wykorzystali między innymi obserwacje wykonane dzięki Very Long Baseline Array, czyli sieci radioteleskopów pozwalającej uzyskiwać bardzo wysoką rozdzielczość. VT J1906+0849 obserwowano w latach 2010, 2022 i 2025.
Wynik jest bardzo interesujący, bo wygląda na to, iż obszar odpowiedzialny za emisję radiową jest niezwykle kompaktowy.
Jednocześnie jego tak zwana temperatura jasności wynosi od około 100 milionów do choćby 10 miliardów kelwinów. Nie oznacza to, iż astronomowie znaleźli gdzieś kulę gazu rozgrzaną do 10 miliardów stopni. Temperatura jasności jest wielkością używaną w radioastronomii do opisania intensywności promieniowania w odniesieniu do rozmiaru źródła.
Tak wysoka wartość jest jednak istotną wskazówką. Emisja termiczna, związana na przykład z gorącym gazem w obszarach formowania gwiazd, nie powinna w tym przypadku wyjaśniać obserwowanego sygnału.
Naukowcy podejrzewają więc promieniowanie nietermiczne. Najbardziej naturalnym mechanizmem jest synchrotronowe promieniowanie elektromagnetyczne.
Co kryje się za tym określeniem? o ile bardzo szybkie elektrony poruszają się w silnym polu magnetycznym, zaczynają poruszać się po zakrzywionych torach. Podczas tego ruchu emitują promieniowanie. W odpowiednich warunkach jego znaczna część może pojawić się właśnie w zakresie fal radiowych.
To oznacza, iż gdzieś w pobliżu VT J1906+0849 musi działać niezwykle energetyczny mechanizm.
W centrum może znajdować się czarna dziura albo gwiazda neutronowa
Jednym z pierwszych podejrzanych mogłaby być młoda gwiazda neutronowa. Są to pozostałości po masywnych gwiazdach, które po wybuchu supernowej pozostawiają po sobie obiekt o ogromnej gęstości.
Gwiazdy neutronowe potrafią obracać się bardzo gwałtownie i generować potężne pola magnetyczne. Obracając się, tracą energię, a część tej energii może zasilać otaczające je środowisko. W niektórych przypadkach powstaje w ten sposób tak zwana mgławica wiatru pulsarowego, emitująca między innymi fale radiowe.
Problem polega na tym, iż VT J1906+0849 zmienia się zdecydowanie zbyt szybko, aby prosty scenariusz związany z ewolucją młodego pulsara dobrze pasował do wszystkich obserwacji.
Dlatego zespół kierowany przez Jessie M. Miller z California Institute of Technology skłania się ku innemu wyjaśnieniu. Według astronomów bardziej prawdopodobne może być stałe opadanie materii na zwarty obiekt, czyli akrecja.
Jeżeli centrum układu stanowiłaby czarna dziura albo gwiazda neutronowa, otaczająca ją materia mogłaby tworzyć dysk akrecyjny. Gaz znajdujący się w takim dysku traci energię i stopniowo zbliża się do zwartego obiektu.
W określonych warunkach taki układ może również produkować potężne strugi materii, czyli dżety, zawierające bardzo szybkie cząstki i silne pola magnetyczne. To właśnie one mogłyby odpowiadać za niezwykle intensywną emisję radiową.
Dlaczego obiekt nie świeci w promieniach X?
Jest jeszcze jeden element tej kosmicznej układanki, który wyjątkowo mocno zastanawia naukowców.
VT J1906+0849 nie został wykryty w promieniowaniu rentgenowskim. Astronomowie wykorzystali do poszukiwań między innymi obserwatorium Swift, ale nie znaleźli rentgenowskiego odpowiednika źródła.
Na pierwszy rzut oka jest to problem. o ile w centrum rzeczywiście znajduje się zwarty obiekt pochłaniający materię, można byłoby oczekiwać silnego promieniowania rentgenowskiego. Materia zbliżająca się do czarnej dziury lub gwiazdy neutronowej może bowiem zostać rozgrzana do ekstremalnych temperatur.
Naukowcy mają jednak interesującą hipotezę.
Wokół centralnego obiektu może znajdować się gęsty wiatr wyrzucany z dysku akrecyjnego. Taka warstwa gazu mogłaby działać trochę jak kosmiczna zasłona. Ukrywałaby przed nami część promieniowania rentgenowskiego, jednocześnie pozwalając wydostać się emisji radiowej produkowanej dalej od centrum.
To mogłoby tłumaczyć pozorną sprzeczność, czyli bardzo jasne źródło radiowe, które jednocześnie pozostaje niewidoczne dla teleskopów rentgenowskich.
W podczerwieni znaleziono kolejną wskazówkę
Astronomowie mają jeszcze jeden argument przemawiający za obecnością takiego wiatru. Obserwacje w zakresie bliskiej podczerwieni ujawniły szerokie linie emisyjne. Co ważne, jedna ze składowych tych linii jest przesunięta ku niebieskiej części widma.
Tak zwany blueshift jest dla astronomów istotną informacją. o ile emitujący gaz porusza się w naszym kierunku, jego światło zostaje przesunięte w stronę krótszych fal. Można dzięki temu wywnioskować, iż część gazu porusza się w naszym kierunku.
Według badaczy może to być ślad szybkiego, asymetrycznego wiatru wyrzucanego z dysku akrecyjnego. Taki wiatr mógłby jednocześnie zasłaniać centralne źródło promieniowania rentgenowskiego i oddziaływać z dżetem produkującym fale radiowe.
W takim scenariuszu VT J1906+0849 byłby czymś w rodzaju kosmicznego układu, w którym kilka ekstremalnych procesów zachodzi jednocześnie.
Astronomowie znają podobny przypadek
Pomysł nie jest całkowicie bezprecedensowy. W Drodze Mlecznej znamy niezwykły układ SS 433, klasyfikowany jako mikrokwazar. Znajduje się w nim zwarty obiekt akreujący materię i potężne dżety, a cały układ otacza bardzo gęsty wiatr.
SS 433 pokazuje, iż natura rzeczywiście potrafi stworzyć konfigurację, w której gęsta materia otacza ekstremalnie energetyczne źródło i oddziałuje z wyrzucanymi przez nie dżetami.
VT J1906+0849 może być jednak czymś innym. jeżeli hipoteza zespołu się potwierdzi, astronomowie mogą mieć do czynienia z obiektem należącym do nowej klasy galaktycznych źródeł radiowych.
Ten obiekt może znajdować się na skraju Drogi Mlecznej
Na tym etapie trudno choćby dokładnie określić jego położenie. Szacunki wskazują, iż VT J1906+0849 znajduje się w odległości od około 15 kiloparseków do 32 kiloparseków, czyli mniej więcej 49 tys. do 104 tys. lat świetlnych od Ziemi.
To ogromny przedział, ale pokazuje skalę problemu. o ile górna granica jest poprawna, źródło może znajdować się bardzo daleko, choćby w zewnętrznych obszarach naszej Galaktyki.
Co więcej, mówimy o obiekcie, który z perspektywy kosmicznej jest niezwykle mały, ale mimo to potrafi być bardzo jasny w zakresie radiowym.
To właśnie połączenie kompaktowych rozmiarów, wysokiej temperatury jasności, wieloletniej zmienności, braku emisji rentgenowskiej i możliwego wiatru akrecyjnego czyni go tak interesującym.
Być może patrzymy na nową klasę obiektów
Na razie astronomowie nie ogłaszają odkrycia nowego typu obiektu. Dane są zbyt ograniczone, a proponowane wyjaśnienie pozostaje hipotezą.
Kolejne obserwacje mogą jednak gwałtownie zmienić sytuację. Szczególnie cenne byłyby bardzo dokładne obserwacje spektroskopowe w podczerwieni. Pozwoliłyby lepiej zbadać podejrzany wiatr i sprawdzić, czy rzeczywiście porusza się on w sposób przewidywany przez model.
Naukowcy chcą również wykonać głębokie obserwacje w zakresie twardego promieniowania rentgenowskiego. o ile centralne źródło jest rzeczywiście ukryte za grubą warstwą materii, bardziej energetyczne promieniowanie może częściowo przez nią przenikać.
Jeśli te obserwacje potwierdzą obecność ukrytego obiektu akreującego, VT J1906+0849 może stać się pierwszym znanym przedstawicielem populacji zwartych obiektów, które są niezwykle jasne w radiu, ale wyjątkowo słabe lub niewidoczne w promieniowaniu X.
A to oznaczałoby, iż w Drodze Mlecznej mogą istnieć całe rodziny takich obiektów, których dotąd po prostu nie potrafiliśmy znaleźć. Kosmos po raz kolejny pokazuje więc, iż choćby w naszej własnej Galaktyce może znajdować się coś, czego jeszcze nie potrafimy dobrze sklasyfikować.
Głowna ilustracja: Czarna dziura i dysk akrecyjny. Źródło: AI
