Astronomi s Kalifornijskog sveučilišta u Berkeleyju otkrili su jedinstveni fenomen u svemiru – ne jedan, već dva masivna crna djela koja istovremeno proždiru zvijezde unutar iste galaksije. Ovo izvanredno otkriće baca novo svjetlo na razvoj galaksija i interakciju njihovih središnjih supermasivnih crnih rupa, što može imati ključnu ulogu u razumijevanju gravitacijskih valova budućnosti.

Neobično otkriće: crna rupa izvan centra galaksije

Dosad su astronomi primarno pronalazili masivne crne rupe koje uništavaju zvijezde unutar gustih središta velikih galaksija. Međutim, nova studija iz Berkeleyja donosi iznimku – crnu rupu mase oko milijun sunčevih, smještenu izvan središta galaksije, u njezinom središnjem bulu, udaljenu oko 2.600 svjetlosnih godina od centra. Ova crna rupa otkrivena je zahvaljujući iznimno rijetkom događaju poznatom kao tidalni disruptivni događaj (TDE), tijekom kojeg crna rupa razara zvijezdu snažnim gravitacijskim silama koje zvijezdu izvlače u "spageti" oblik, pri čemu nastaju intenzivne svjetlosne eksplozije.

Obično se masivne crne rupe nalaze upravo u središtu galaksija, poput naše Mliječne staze i njezinog središnjeg objekta Sagittarius A*, koji teži oko 4 milijuna masa Sunca. Ova nova crna rupa, međutim, “lutalica” je u središnjem dijelu galaksije i time predstavlja prvi optički otkriveni slučaj TDE-a izvan jezgre galaksije.

Dva masivna proždirača – mogućnost budućeg spajanja

Galaksija u kojoj je otkrivena ova izvanredna crna rupa već sadrži i svoju središnju supermasivnu crnu rupu mase oko 100 milijuna sunčevih masa, koja trenutno također konzumira okolni plin. Takve situacije nisu nepoznanica znanstvenicima jer se velike galaksije često spajaju tijekom svemirskih sudara, što može dovesti do istovremenog postojanja dvaju ili više masivnih crnih rupa unutar jedne galaksije. Vremenom se te crne rupe mogu približiti i spojiti u još masivniji objekt, a takvi događaji stvaraju gravitacijske valove koji se mogu detektirati posebnim instrumentima.

Kako su otkrili ovu rijetkost?

Nova crna rupa i njezin TDE događaj, označen kao AT2024tvd, primijećen je pomoću Zwicky Transient Facility (ZTF) – optičkog teleskopa u opservatoriju Palomar u Kaliforniji. Potvrdu su donijele dodatne studije kroz rendgenske i radio valove, kao i promatranja svemirskim teleskopom Hubble. Te metode omogućile su precizno lociranje izvora bljeska svjetlosti i potvrdile da se događaj nije odvijao u samom središtu galaksije, nego na njezinim rubovima.

Ovakvi “lutajući” objekti i njihovi TDE događaji vrlo su rijetki jer astronomi procjenjuju da u prosjeku masivna crna rupa uništava zvijezdu otprilike jednom u 30.000 godina. Upravo zato je ovo otkriće toliko značajno – otvara mogućnost pronalaska mnogih drugih sličnih “lutajućih” crnih rupa koje su nastale tijekom povijesti spajanja galaksija.

Što znači za budućnost astronomije?

Otkriće ovakvih crnih rupa koje se ne nalaze u središtu galaksije ima velike implikacije za razvoj teorija o evoluciji galaksija i ponašanju njihovih središnjih objekata. Postoje dvije glavne teorije o porijeklu ove “lutajuće” crne rupe. Prva kaže da je riječ o ostatku male galaksije koja se prije mnogo vremena spojila s većom, a crna rupa još uvijek orbitira unutar nje. Druga, intrigantnija teorija pretpostavlja da je ta crna rupa nekada bila dio trojnog sustava crnih rupa u središtu galaksije, ali je uslijed gravitacijskih interakcija izbačena na ovu udaljenu putanju.

Erica Hammerstein, jedna od istraživačica, detaljno je proučavala snimke Hubblea i nije pronašla jasne tragove prošlog spajanja galaksija, što dodatno potiče rasprave o stvarnom uzroku ovakvog položaja crne rupe.

Potraga za TDE događajima i njihov značaj

U potrazi za ovakvim rijetkim svjetlosnim eksplozijama, ZTF sustav je od ključnog značaja. Ovaj teleskop, iako prvenstveno namijenjen otkrivanju supernova, pokazao se izuzetno efikasnim i u otkrivanju TDE-ova. Do sada je ZTF identificirao gotovo stotinu takvih događaja, i gotovo svi su smješteni u središte galaksija. Iznimka AT2024tvd značajno mijenja paradigmu, jer otvara vrata za istraživanje i drugih izvanrednih slučajeva.

TDE događaji su neprocjenjivi za astronomsku znanost jer omogućuju razumijevanje fizike akrecije materijala oko crnih rupa te otkrivaju uvjete pod kojima crne rupe mogu stvarati moćne mlazove i vjetrove.

Laser Interferometer Space Antenna (LISA) – pogled u budućnost

Otkriće ovakvih crnih rupa i njihovih interakcija bit će od posebne važnosti za nadolazeću svemirsku misiju LISA, koja bi tijekom sljedećeg desetljeća trebala početi loviti gravitacijske valove nastale spajanjem supermasivnih crnih rupa. Dok postojeći detektori poput LIGO-a i Virgo-a prate manje crne rupe i neutronske zvijezde, LISA će biti usredotočena na objekte mase milijuna sunčevih masa, poput ovih u AT2024tvd galaksiji.

Kako LISA bude postajala operativna, astronomi će moći detaljnije pratiti spajanja ovakvih masivnih objekata i bolje razumjeti dinamiku galaktičkih jezgra, kao i evoluciju najvećih struktura u svemiru.

Važnost sustavnog pretraživanja neobičnih crnih rupa

Yuhan Yao, voditeljica istraživanja, ističe da je ovo prvi put da se otkriva takav TDE izvan centra galaksije te da otkriće potiče znanstvenike da razmotre koliko su takvi događaji česti i koliko “lutajućih” crnih rupa zapravo postoji unutar galaksija.

Dosadašnje pretraživanje obično se koncentriralo na galaktička središta, no nova saznanja sugeriraju da bi buduće ankete trebale proširiti svoj fokus kako bi pronašle više ovakvih rijetkih fenomena. Također, razrađivanje algoritama koji razlikuju svjetlosne bljeskove supernova od TDE događaja omogućuje preciznija i brža otkrića.

Globalna suradnja i budući izazovi

U istraživanju je sudjelovalo 34 koautora iz raznih svjetskih institucija, što naglašava koliko je ovo područje astronomije interdisciplinarno i međunarodno povezano. Partnerstvo ZTF-a i podrška Nacionalne znanstvene zaklade SAD-a omogućili su ovu pionirsku analizu i otkrili su novu dimenziju u proučavanju svemirskih tajni.

Kako znanost napreduje, potraga za “lutajućim” crnim rupama i praćenje njihovih TDE-ova postat će jedan od ključnih zadataka suvremene astrofizike, a njihovo razumijevanje pomoći će nam da otkrijemo skrivene procese koji oblikuju naše kozmičko okruženje.

Izvor: UC Berkeley