Kosmické observatoře pozorovaly mimořádnou explozi

Kosmické observatoře NASA Swift, Hubble Space Telescope a Chandra X-ray Observatory společně studovaly jednu z nejzáhadnějších explozí, jaká kdy byla ve vesmíru pozorována. Koncem března 2011 byl družicemi zaregistrován zdroj záření o vysokých energiích, jehož jasnost dosáhla v maximu značně vysokých hodnot.

Ačkoliv výzkum ještě probíhal, astronomové dospěli k závěru, že k mimořádnému výbuchu pravděpodobně došlo v okamžiku, kdy jedna z hvězd doputovala příliš blízko k černé díře v centru galaxie. Mohutné slapové síly začaly hvězdu trhat a padající plyn nepřetržitě proudil směrem k černé díře. Podle tohoto scénáře vytváří rotující černá díra obrovský výtrysk (jet) podél své rotační osy. Mohutný výbuch rentgenového a gama záření je pozorovatelný v případě, že výtrysk směřuje ve směru našeho pohledu.

Dne 28. 3. 2011 dalekohled BAT (Burst Alert Telescope) na družici Swift objevil zdroj záření v souhvězdí Draka, kdy se objevila první série mohutných zjasnění. „Známe objekty v naší Galaxii, u nichž může docházet opakovaně k explozím, avšak jsou tisíckrát až miliónkrát slabší než exploze, které jsme pozorovali nyní. To je vskutku neobvyklé,“ říká Andrew Fruchter (STSI – Space Telescope Science Institute in Baltimore).

Družice Swift určila polohu exploze; nyní je tento zdroj katalogizován jako záblesk záření gama (GRB – gamma-ray burst) 110328A a ihned byli o tomto úkazu informováni astronomové celého světa.

Desítky pozemních dalekohledů se okamžitě na tuto oblast zaměřily. Astronomové si hned všimli malé vzdálené galaxie v blízkosti polohy udané družicí Swift. Hluboký snímek, který pořídil Hubblův kosmický dalekohled HST pomocí kamery Wide Field Camera 3 v pondělí 4. dubna 2011, určil jako místo vzniku exploze střed této galaxie, která je od Země vzdálena 3,8 miliardy světelných roků. Ve stejný den použili astronomové družici Chandra X-ray Observatory k pořízení čtyřhodinové expozice tohoto záhadného zdroje. Snímek, z kterého byla poloha zdroje rentgenového záření určena 10krát přesněji než z družice Swift, potvrdil závěr, že zdroj leží v centru galaxie vyfotografované pomocí HST.

„Netrpělivě jsme očekávali výsledek pozorování z HST,“ říká Neil Gehrels, vedoucí vědecký pracovník pro družici Swift (NASA, Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland). „Skutečnost, že k explozi došlo v centru galaxie, vede k závěru, že událost s největší pravděpodobností souvisí s masivní černou dírou. To vyřešilo klíčovou otázku původu záhadné události.“

Většina galaxií (včetně té naší) obsahuje centrální černou díru o hmotnosti miliónkrát převyšující hmotnost Slunce; v těch největších galaxiích může být i tisíckrát větší – zkrátka čím větší galaxie, tím hmotnější černá díra v jejím centru. Roztrhaná hvězda pravděpodobně „podlehla“ gravitaci černé díry, jejíž hmotnost je o něco menší než hmotnost černé díry v naší Galaxii (asi 4 milióny hmotností Slunce).

Astronomové již dříve detekovali roztrhání hvězdy supermasivní černou dírou, avšak nebylo přitom pozorováno tak intenzivní rentgenové záření a jeho proměnlivost jako v případě současného jevu GRB 110328A. Zdroj prodělal četná vzplanutí. Například od 3. dubna se zjasnil více než 5krát.

Astronomové předpokládají, že rentgenové záření může přicházet z materiálu pohybujícího se rychlostí blízkou rychlosti světla jako součást výtrysku, který se vytvořil podél rotační osy rotující černé díry, když plyn z roztrhané hvězdy padal do disku v okolí černé díry.

„Nejlepším vysvětlením v tomto okamžiku je, že se náhodou díváme přesně ve směru výtrysku,“ říká Andrew Levan (University of Warwick, Velká Británie), který je vedoucím pozorování družice Chandra. „To, že se díváme přímo do tohoto výtrysku, nám umožňuje pozorovat detaily, které nemůžeme jinak spatřit.“

Tento diagram ilustruje možné vysvětlení série intenzivních záblesků zaregistrovaných 28. 3. 2011 družicí Swift. Pozdější pozorování pomocí HST ukazují, že pozorovaná zjasnění mají původ v centru trpasličí kulovité galaxie vzdálené od Země téměř 4 miliardy světelných roků. Neobvyklý řetězec intenzivních záblesků pravděpodobně vznikl v okamžiku, kdy se hvězda přiblížila příliš blízko k černé díře v centru galaxie, jejíž hmotnost značně převyšuje milión hmotností Slunce. Intenzivní gravitační (slapové) síly hvězdu roztrhaly a proud plynu průběžně padal směrem k černé díře. Důležité pro nás je, že vytvořený výtrysk (jet) záření směřuje přesně směrem k Zemi, a tudíž jej můžeme důkladně pozorovat v podobě záblesků rentgenového a gama záření.

Zdroj: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2011/10/full/

autor: František Martinek